KR20120078651A - Photoacid generaing monomer and precursor thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본원은 2010년 12월 31일자로 출원된 미국 가출원 제61/428,999호의 본출원이며, 상기 가출원의 내용은 본 명세서에서 전문 참고로 인용된다.This application is the main application of US Provisional Application No. 61 / 428,999, filed December 31, 2010, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.
중합가능한 포토애시드 발생 모노머 (photoacid generating monomer), 및 상기 모노머에 대한 술톤 전구체 화합물이 개시된다.Polymerizable photoacid generating monomers, and sultone precursor compounds for the monomers are disclosed.
실리콘 웨이퍼상에 목적하는 패턴을 임프린트 (imprinting)하기 위한 선진 포토리소그래피 기술 (advanced photolithographic techniques)은 일반적으로 용해도 변화를 유발시키기 위하여 패턴을 이전시키는데 있어서 중요한 화학 반응으로서 폴리(메타크릴레이트) 포토레지스트 폴리머중 에스테르가 산으로 산-촉매화된 탈보호되는데 따른다. 화학적 증폭으로 언급되는, 상기 촉매적 공정은 감광성 시약 또는 포토애시트 발생제 (PAG)의 조사 (irradiation)에 의해 유발된다. 포토레지스트 폴리머에 사용되는 PAGs는 다음과 같은 두개의 부분: 술포네이트 음이온, 및 통상적으로 적어도 1개의 방향족 그룹을 갖는 트리스(히드로카빌)술포늄 양이온으로 이루어질 수 있는데, 여기서 상기 양이온은 광자를 흡수하여 분해되어 산 양성자 1개를 발생시키고, 이것은 다수의 바람직한 산-촉매화된 화학 반응을 일으킨다. 술폰산 슈퍼애시드, 예를 들어 일반적으로 황 원자의 2 또는 3개의 결합 길이내에 불소 치환체를 갖는 알킬 또는 아릴술폰산이 일부 적용에 있어서 바람직하다.Advanced photolithographic techniques for imprinting desired patterns on silicon wafers are generally poly (methacrylate) photoresist polymers as an important chemical reaction in transferring patterns to induce solubility changes. The heavy ester is followed by acid-catalyzed deprotection with acid. The catalytic process, referred to as chemical amplification, is caused by the irradiation of photosensitive reagents or photoacetic generators (PAGs). PAGs used in photoresist polymers may consist of two parts: a sulfonate anion, and a tris (hydrocarbyl) sulfonium cation, typically having at least one aromatic group, where the cation absorbs photons Decomposition results in one acid proton, which causes a number of desirable acid-catalyzed chemical reactions. Sulfonic acid superacids, for example alkyl or arylsulfonic acids, which generally have a fluorine substituent within the two or three bond lengths of a sulfur atom, are preferred in some applications.
포토리소그래피 기술에서의 진보로 점점 더 미세한 패턴이 됨에 따라, 포토레지스트 매트릭스에서의 산확산 (acid diffusion)이 관심사가 되고 있다. 산확산은 하나의 방안으로, 산의 공액염기 (예, 술포네이트 음이온)를 폴리머에 테더링 (tethering)시키고, 산을 제한된 용적으로 제한하여 더욱 균일하게 PAG를 포토레지스트 매트릭스에 분배시킴으로써 지연될 수 있다.As the advances in photolithography technology become increasingly finer patterns, acid diffusion in photoresist matrices is of concern. Acid diffusion can be delayed in one way by tethering the conjugated base of the acid (eg, sulfonate anion) to the polymer, restricting the acid to a limited volume, and more evenly distributing the PAG into the photoresist matrix. have.
미국 공개 특허 공보 제2009/0202943 A1호에는 (메트)아크릴레이트 모노머 결합을 통하여 이에 테더링된 광활성 술포늄 플루오로알킬술포네이트 염 (즉, 슈퍼애시드의 공액염기)을 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 모노머로부터 제조된 폴리머를 포함하는 포지티브-톤 (positive-tone) 레지스트가 개시되어 있다. 그러한 모노머의 일례는 1,1-디플루오로-2-히드록시에틸술포네이트의 트리아릴 술포늄염을 (메트)아크릴산 무수물과 축합시켜 제조한다. 그러한 축합반응이 원칙적으로 사용될 수 있는 반면, 음이온의 합성은 상업적으로 입수가능한 전구체로부터 3단계 합성을 포함하며, 상기 전구체는 양이온 및(또는) 다작용성 음이온과의 부반응의 가능성으로 인하여 제한된다.US Published Patent Publication No. 2009/0202943 A1 discloses acrylates or methacrylates having photoactive sulfonium fluoroalkylsulfonate salts (i.e. conjugated bases of superacids) tethered thereto via (meth) acrylate monomer linkages. Positive-tone resists are disclosed that include polymers made from monomers. One example of such a monomer is prepared by condensation of a triaryl sulfonium salt of 1,1-difluoro-2-hydroxyethylsulfonate with (meth) acrylic anhydride. While such condensation reactions can in principle be used, the synthesis of anions involves three stage synthesis from commercially available precursors, which are limited by the possibility of side reactions with cations and / or polyfunctional anions.
선행 기술의 상기 및 기타 단점은 화학식 (I)을 갖는 화합물에 의해 극복될 수 있다:These and other disadvantages of the prior art can be overcome by compounds having formula (I):
상기 식에서In the above formula
R1, R2, 및 R3은 서로 독립적으로 H, F, C1-10 알킬, 플루오로-치환된 C1-10 알킬, C1-10 사이클로알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 사이클로알킬인데, 단 R1, R2, 및 R3 중 적어도 하나는 F이고;R 1 , R 2 , and R 3 independently of one another are H, F, C 1-10 alkyl, fluoro-substituted C 1-10 alkyl, C 1-10 cycloalkyl, or fluoro-substituted C 1- 10 cycloalkyl, provided that at least one of R 1 , R 2 , and R 3 is F;
n은 1 내지 10의 정수이며;n is an integer from 1 to 10;
A는 할로겐화 또는 비-할로겐화된 C2-30 올레핀-함유 중합가능한 그룹이고;A is a halogenated or non-halogenated C 2-30 olefin-containing polymerizable group;
G+는 유기 또는 무기 양이온이다.G + is an organic or inorganic cation.
폴리머가 화학식 (I)의 화합물을 포함한다.The polymer comprises a compound of formula (I).
모노머용 술톤 전구체가 화학식 (XVI)를 갖는다:Sultone precursors for monomers have formula (XVI):
상기 식에서In the above formula
R은 서로 독립적으로 F, C1-10 알킬, 플루오로-치환된 C1-10 알킬, C1-10 사이클로알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 사이클로알킬인데, 단, 적어도 하나의 R은 F이고;R is independently of each other F, C 1-10 alkyl, fluoro-substituted C 1-10 alkyl, C 1-10 cycloalkyl, or fluoro-substituted C 1-10 cycloalkyl, provided that at least one R is F;
n은 0 내지 10의 정수이며;n is an integer from 0 to 10;
m은 1 내지 4+2n의 정수이다.m is an integer from 1 to 4 + 2n.
모노머가 상기 술톤 전구체와 히드록시-함유 또는 카복시-함유 할로겐화 또는 비-할로겐화된 C2-30 올레핀-함유 화합물의 산소음이온(oxyanion)의 반응 생성물을 포함한다.The monomer comprises the reaction product of the sultone precursor with an oxyanion of a hydroxy-containing or carboxy-containing halogenated or non-halogenated C 2-30 olefin-containing compound.
본 발명의 전술한 목적 및 기타 목적, 특징, 및 장점은 첨부되는 도면과 함께 하기 상세한 설명으로부터 자명하며, 여기서
제1도는 예시적인 모노머에 대한 질량 소실 대 온도의 열중량분석 플롯을 나타낸 것이고;
제2도는 X-선 결정학적 분석을 기본으로 한 예시적 모노머의 칼륨염의 ORTEP 플롯이며;
제3도는 예시적인 포토애시드 발생제 모노머를 사용하여 제조된 폴리머에 대한 피쳐 크기 (옹스트롬으로) 대 조사선량 (exposure dose; 제곱센티미터 당 밀리주울로, mJ/㎠)의 플롯으로서 심자외선 (DUV) 리소그래피 콘트라스트 곡선이다.The foregoing and other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, wherein
1 shows a thermogravimetric plot of mass loss versus temperature for exemplary monomers;
2 is an ORTEP plot of potassium salts of exemplary monomers based on X-ray crystallographic analysis;
FIG. 3 shows deep ultraviolet (DUV) as a plot of feature size (in angstroms) versus exposure dose (in milli Joules per square centimeter, mJ / cm 2) for polymers made using exemplary photoacid generator monomers. Lithography contrast curve.
본 명세서에는 모노머에 대한 술톤 전구체, 및 불소화된 술톤 전구체로부터 포토애시드 발생제 (여기서, PAGs)로 유용한 신규한 올레핀계 모노머가 개시된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "술톤"은 친핵체를 첨가함으로써 개환반응 공격 (ring-opening attack)을 받을 수 있는 사이클릭 술포네이트 에스테르를 언급하는 것으로, 여기서 개환반응 친핵성 공격은 술톤 환 산소에 대한 탄소 원자 알파에 특이적이다. 바람직하게는, 술톤이 불소 원자 1개 이상으로 불소화된 것이며, 더더욱 바람직하게는, 술톤이 술포네이트 황 원자에 대해 제미날 디플루오로메틸렌 그룹 알파를 포함할 수 있다. 개환 반응에서 사용되는 친핵체가 (메트)아크릴산과 같은 카복실산, 또는 히드록시스티렌 또는 히드록시메틸 스티렌인 경우, 술톤과의 반응 생성물이 라디칼 중합반응에 대한 모노머로서 유용할 수 있다. 이들 예에서 친핵체는 이들 화합물 중 하나의 산소음이온일 수 있으며, 염기와 (메트)아크릴산 또는 스티렌 카복실산, 히드록시스티렌 (페놀계 그룹을 갖는 것) 또는 히드록시메틸스티렌 (벤질계 알코올 잔기를 갖는 것)과의 반응에 의해 제조될 수 있다.Disclosed herein are sultone precursors for monomers, and novel olefinic monomers useful as photoacid generators (here PAGs) from fluorinated sultone precursors. As used herein, "sultone" refers to a cyclic sulfonate ester that can be subjected to a ring-opening attack by adding nucleophiles, where the ring-opening nucleophilic attack is directed to sultone ring oxygen. Specific for the carbon atom alpha. Preferably, the sultone is fluorinated with at least one fluorine atom, and even more preferably, the sultone may comprise a geminal difluoromethylene group alpha relative to the sulfonate sulfur atom. If the nucleophile used in the ring opening reaction is a carboxylic acid such as (meth) acrylic acid, or hydroxystyrene or hydroxymethyl styrene, the reaction product with sultone may be useful as a monomer for radical polymerization. In these examples the nucleophile may be an oxygen anion of one of these compounds, having a base and (meth) acrylic acid or styrene carboxylic acid, hydroxystyrene (having phenolic group) or hydroxymethylstyrene (benzyl alcohol residue) It can be prepared by the reaction with).
따라서, 술톤의 개환된 생성물이 고수율로 매우 깔끔하게 수득된다. 확산성이 낮고 가스방출 특성 (outgassing properties)이 낮은 포토애시드 발생제는 또한 개환된 생성물의 양이온이 광활성 양이온, 예로서 페닐 그룹을 적어도 1개 갖는 오늄 양이온으로 교환되는 복분해에 의해 개환된 생성물로부터 제조될 수 있다. 그러한 모노머는, 바람직하게는 폴리머로 중합되고 포토레지스트 조성물에 사용될 때 e-빔, x-선, 및 13.4 내지 13.5 nm의 파장을 갖는 극자외선 (EUV) 조사와 같은 선진 리소그래피용 방사선에 노광시 산을 발생시킨다. 그러한 모노머는 바람직하게는 산확산성이 낮고, 높은 콘트라스트와 양호한 라인 형상을 제공할 수 있다. 또한, 이들 PAGs의 분해 생성물은 유사한 조건의 포토레지스트 조성물, 노광 및 가공하에서 통상의 비-폴리머 결합된 PAGs에 비해 감소될 수 있다.Thus, the ring-opened product of sultone is obtained very neatly in high yield. Photoacid generators with low diffusivity and low outgassing properties are also prepared from ring-opened products by metathesis in which the cation of the ring-opened product is exchanged with a photoactive cation, such as an onium cation having at least one phenyl group. Can be. Such monomers are preferably acid upon exposure to radiation for advanced lithography, such as e-beams, x-rays, and extreme ultraviolet (EUV) radiation having wavelengths of 13.4-13.5 nm when polymerized into polymers and used in photoresist compositions. Generates. Such monomers are preferably low in acid diffusivity and can provide high contrast and good line shape. In addition, degradation products of these PAGs can be reduced compared to conventional non-polymeric bonded PAGs under photoresist compositions, exposure and processing under similar conditions.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "오늄"은 요오도늄 또는 술포늄 양이온을 언급한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "치환된"은 할로겐 (즉, F, Cl, Br, I), 히드록시, 아미노, 티올, 카복실, 카복실레이트, 아미드, 니트릴, 티올, 술파이드, 디술파이드, 니트로, C1-10 알킬, C1-10 알콕시, C6-10 아릴, C6-10 아릴옥시, C7-10 알킬 아릴, C7-10 알킬 아릴옥시, 또는 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합과 같은 치환체를 포함함을 의미한다. 본 명세서의 화학식에 대해 개시된 그룹 또는 구조도 달리, 또는 그러한 치환이 생성되는 구조의 목적하는 특성에 확실하게 나쁜 영향을 주는 경우로 명시되지 않는 한 상기와 같이 치환될 수 있는 것으로 알아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미하며, 달리 명시되지 않는 한 이들 중 하나로 제한되지 않는다."Onium" as used herein refers to an iodonium or sulfonium cation. In addition, "substituted" as used herein is halogen (ie, F, Cl, Br, I), hydroxy, amino, thiol, carboxyl, carboxylate, amide, nitrile, thiol, sulfide, disulfide , Nitro, C 1-10 alkyl, C 1-10 alkoxy, C 6-10 aryl, C 6-10 aryloxy, C 7-10 alkyl aryl, C 7-10 alkyl aryloxy, or at least one of the foregoing It means to include a substituent such as a combination containing. It is to be understood that the groups or structures disclosed for the formulas herein may be substituted as described above, unless otherwise specified or where such substitutions obviously adversely affect the desired properties of the resulting structure. Also, as used herein, "(meth) acrylate" means acrylate or methacrylate, and is not limited to one of these unless otherwise specified.
본 발명의 모노머는 화학식 (I)을 갖는 화합물이다:Monomers of the present invention are compounds having formula (I):
상기 식에서In the above formula
R1, R2, 및 R3은 서로 독립적으로 H, F, C1-10 알킬, 플루오로-치환된 C1-10 알킬, C1-10 사이클로알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 사이클로알킬인데, 단 R1, R2, 및 R3 중 적어도 하나는 F이다.R 1 , R 2 , and R 3 independently of one another are H, F, C 1-10 alkyl, fluoro-substituted C 1-10 alkyl, C 1-10 cycloalkyl, or fluoro-substituted C 1- 10 cycloalkyl, provided that at least one of R 1 , R 2 , and R 3 is F.
예시적인 그룹 R1, R2, 및 R3은 1개 이상의 불소 원자 외에, 알킬 그룹, 예로서 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 2-부틸, 이소부틸, n-펜틸, 2-펜틸, 3-펜틸, 2-메틸부틸, 3-메틸부틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, 3-옥틸, n-데실, 또는 트리플루오로메틸 그룹, 2,2,2-트리플루오로에틸, 퍼플루오로에틸, 퍼플루오로부틸 등을 포함하는, 불소 치환체를 1개 이상 갖는 전술한 알킬 그룹; 또는 사이클로알킬 그룹, 예로서 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 1-메틸사이클로펜틸, 사이클로헥실, 1-메틸사이클로헥실, 1- 또는 2-아다만틸, 1- 또는 2-데칼리닐; 또는 퍼플루오로사이클로펜틸, 3,5-비스(트리플루오로메틸)사이클로헥실, 퍼플루오로사이클로헥실 등을 포함하여, 불소 치환체를 1개 이상 갖는 전술한 사이클로알킬 그룹을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, R1, R2, 및 R3이 독립적으로 H와 F의 조합이다.Exemplary groups R 1 , R 2 , and R 3 are, in addition to one or more fluorine atoms, alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, 2-butyl, isobutyl, n-pentyl , 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, 3-octyl, n-decyl, or trifluoromethyl group, 2,2, The aforementioned alkyl group having one or more fluorine substituents, including 2-trifluoroethyl, perfluoroethyl, perfluorobutyl, and the like; Or cycloalkyl groups such as cyclobutyl, cyclopentyl, 1-methylcyclopentyl, cyclohexyl, 1-methylcyclohexyl, 1- or 2-adamantyl, 1- or 2-decalinyl; Or cycloalkyl groups described above having one or more fluorine substituents, including perfluorocyclopentyl, 3,5-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl, perfluorocyclohexyl, and the like. More preferably, R 1 , R 2 , and R 3 are independently a combination of H and F.
또한, 화학식 (I)에서, n은 1 내지 10의 정수이고, 바람직하게는, n이 1, 2, 또는 3이다. 그러므로, 화학식 (I)에서 치환체 R1, R2, 및 R3(수소 이외의)의 총수는 4+2n일 수 있다. 모노머는 단일 R1, R2, 및 R3 비-수소 치환체 (여기서 치환체는 F이다)만 포함할 수 있거나, 1개 이상의 치환체 (수소 이외의)가 F 그룹 외에 포함된다. 달리, 치환체 R1, R2, 및 R3가 F가 아니다.In formula (I), n is an integer of 1 to 10, preferably n is 1, 2, or 3. Therefore, the total number of substituents R 1 , R 2 , and R 3 (other than hydrogen) in formula (I) may be 4 + 2n. The monomer may comprise only a single R 1 , R 2 , and R 3 non-hydrogen substituent, where the substituent is F, or one or more substituents (other than hydrogen) are included outside the F group. Alternatively, the substituents R 1 , R 2 , and R 3 are not F.
또한, 화학식 (I)에서 A가 할로겐화 또는 비-할로겐화된 C2-30 올레핀-함유 중합성 그룹이고, G+가 유기 또는 무기 양이온이다.In addition, in formula (I), A is a halogenated or non-halogenated C 2-30 olefin-containing polymerizable group and G + is an organic or inorganic cation.
특히, A는 친핵체의 반응 잔기이다. 친핵체가 이후 개시되는 전구체 술톤과 반응할 수 있는 친핵성 그룹을 포함할 수 있는 한편, 친핵체는 바람직하게는 라디칼, 음이온성, 양이온성, 또는 조절된 자유-라디칼 중합방법과 같은 중합반응 조건하에서 반응하여 폴리머를 제공할 수 있는 중합성 그룹이다. 바람직하게는, 친핵체가 히드록시-함유 할로겐화 또는 비-할로겐화된 C2-30 올레핀-함유 화합물의 산소음이온이고, 따라서 여기서 A는 할로겐화 또는 비-할로겐화된 C2-30 올레핀-함유 중합성 그룹 A를 제공하는 친핵체의 반응 잔기이다.In particular, A is the reaction moiety of the nucleophile. The nucleophile may comprise a nucleophilic group capable of reacting with the precursor sultone, which is subsequently initiated, while the nucleophile preferably reacts under polymerization conditions such as radical, anionic, cationic, or controlled free-radical polymerization processes To provide a polymer. Preferably, the nucleophile is an oxygen anion of a hydroxy-containing halogenated or non-halogenated C 2-30 olefin-containing compound, where A is a halogenated or non-halogenated C 2-30 olefin-containing polymerizable group A Reaction residues of nucleophiles that provide
바람직하게는, 친핵체가 C3-20 비닐 카복실산, 히드록시-함유 C5-20 비닐 카복실레이트, 또는 C7-20 비닐 히드록시방향족 화합물의 산소음이온이다. 여기서 사용되는 히드록시방향족 화합물은 페놀계 히드록시 그룹, 또는 비-페놀계 히드록시 그룹, 예로서 벤질계 히드록시 그룹, 또는 펜단트 히드록시 그룹을 포함할 수 있다.Preferably, the nucleophile is an oxygen anion of C 3-20 vinyl carboxylic acid, hydroxy-containing C 5-20 vinyl carboxylate, or C 7-20 vinyl hydroxyaromatic compound. The hydroxyaromatic compounds used herein may include phenolic hydroxy groups, or non-phenolic hydroxy groups such as benzyl hydroxy groups, or pendant hydroxy groups.
예시적인 친핵체로는 불포화 카복실산, 예로서 (메트)아크릴산, (메트)아크릴로일 아세트산, 말레산 또는 푸마르산, 시트라콘산, 이타콘산, 히드록실-함유 (메트)아크릴레이트 에스테르, 예로서 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트 및 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 노르보르넨의 카복실산, 예로서 5-노르보르넨-2-카복실산 및 5-노르보르넨-2,3-디카복실산, 히드록실-함유 (메트)아크릴레이트 에스테르, 예로서 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트 및 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 히드록시스티렌, 예로서 o, m, 또는 p-히드록시스티렌, 또는 비닐벤질 알코올, 예로서 4-비닐 벤질 알코올이 있다.Exemplary nucleophiles include unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid, (meth) acryloyl acetic acid, maleic or fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, hydroxyl-containing (meth) acrylate esters, such as 2- Hydroxyethyl (meth) acrylate and 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, carboxylic acids of norbornene, such as 5-norbornene-2-carboxylic acid and 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid , Hydroxyl-containing (meth) acrylate esters, such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxystyrene, such as o, m, or p-hydroxy Oxystyrene, or vinylbenzyl alcohol, such as 4-vinyl benzyl alcohol.
바람직하게는, 화합물이 화학식 (II) 또는 (III)을 갖는다:Preferably, the compound has formula (II) or (III):
상기 식에서In the above formula
R2, R3, 및 R4는 각각 독립적으로 H, F, C1-10 알킬, 또는 C1-10 플루오로알킬이고;R 2 , R 3 , and R 4 are each independently H, F, C 1-10 alkyl, or C 1-10 fluoroalkyl;
n은 1 또는 2이며;n is 1 or 2;
A-O는 C3-20 비닐 카복실레이트 그룹, 히드록시-함유 C5-20 비닐 카복실레이트 그룹, 또는 C7-20 비닐 아릴옥시 화합물이고;AO is a C 3-20 vinyl carboxylate group, a hydroxy-containing C 5-20 vinyl carboxylate group, or a C 7-20 vinyl aryloxy compound;
G+는 유기 또는 무기 양이온이다.G + is an organic or inorganic cation.
더욱 바람직하게는, 화합물이 화학식 (IV),(V),(VI),(VII), 또는 (VIII)을 갖는다:More preferably, the compound has formula (IV), (V), (VI), (VII), or (VIII):
상기 식에서In the above formula
R2, R3, R4, R5, R6, 및 R7은 서로 독립적으로 H, F, C1-10 알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 알킬이고;R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , and R 7 are independently of each other H, F, C 1-10 alkyl, or fluoro-substituted C 1-10 alkyl;
R8은 각각 독립적으로 F, C1-10 알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 알킬이며;Each R 8 is independently F, C 1-10 alkyl, or fluoro-substituted C 1-10 alkyl;
L은 할로겐화 또는 비-할로겐화된 C1-30 알킬렌 그룹, C2-30 알케닐렌 그룹, 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 C3-30 사이클로알킬렌 그룹, 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 C6-30 아릴렌 그룹, 또는 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 C7-30 알킬렌-아릴렌 그룹이고;L is a halogenated or non-halogenated C 1-30 alkylene group, C 2-30 alkenylene group, monocyclic or polycyclic C 3-30 cycloalkylene group, monocyclic or polycyclic C 6- 30 arylene group, or monocyclic or polycyclic C 7-30 alkylene-arylene group;
k와 l은 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수이고 k가 0이면, l은 1이며;k and l are independently of each other an integer from 0 to 5 and if k is 0, l is 1;
m은 0 내지 4의 정수이고;m is an integer from 0 to 4;
n은 1, 2 또는 3이며;n is 1, 2 or 3;
G+는 유기 또는 무기 양이온이다.G + is an organic or inorganic cation.
화합물이 더욱 바람직하게는 화학식 (IX),(X),(XI),(XII), 또는 (XIII)의 것일 수 있다:The compound may more preferably be of formula (IX), (X), (XI), (XII), or (XIII):
상기 식에서In the above formula
R5 및 R7은 독립적으로 H, F, C1-10 알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 알킬이고;R 5 and R 7 are independently H, F, C 1-10 alkyl, or fluoro-substituted C 1-10 alkyl;
G+는 유기 또는 무기 양이온이다.G + is an organic or inorganic cation.
바람직하게는, R5 및 R7이 독립적으로 H 또는 -CH3이다.Preferably, R 5 and R 7 are independently H or -CH 3 .
술톤과 친핵체와의 반응에 의해 제공되는 음이온계 구조 외에, 모노머가 양이온 G+를 포함하는데 여기서 상기 양이온은 친핵체와 관련된 양이온 (즉, 친핵체의 염의 양이온)일 수 있다. 이 방법으로, 양이온은 예를 들어, 알칼리 금속 양이온, 예로서 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 알칼리 토금속 양이온, 예로서 마그네슘, 칼슘, 바륨, 또는 스트론튬을 포함하는 무기 양이온; 주족 금속 양이온, 예로서 알루미늄, 주석, 납, 또는 비스무트, 또는 전이금속 양이온, 예로서 구리, 아연, 철, 니켈, 코발트, 또는 은을 포함한 무기 양이온일 수 있거나; 양이온이 암모늄, 모노-, 디-, 트리-, 및 테트라알킬암모늄, 예로서 트리에틸암모늄, 테트라메틸암모늄, 테트라부틸암모늄, 트리메틸벤질암모늄, 또는 세틸암모늄을 포함하는 알킬암모늄을 포함하는 암모늄 양이온; 이미늄 이온; 구아니디늄 이온, 알킬포스포늄 양이온; 또는 알킬, 아릴, 또는 아르알킬 그룹으로 치환된 요오드 또는 황의 오늄 양이온과 같은 유기 양이온일 수 있다. 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 양이온이 광분해가능한 오늄 양이온이고, 따라서 모노머가 또한 광분해가능, 즉, 포토애시드 발생제 (PAG) 모노머이다.In addition to the anionic structure provided by the reaction of sultone with a nucleophile, the monomer comprises a cation G + , which may be a cation associated with the nucleophile (ie, the cation of a salt of a nucleophile). In this way, the cation may be, for example, an alkali metal cation such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, alkaline earth metal cation such as inorganic cations including magnesium, calcium, barium, or strontium; Main group metal cations such as aluminum, tin, lead, or bismuth, or transition metal cations such as inorganic cations including copper, zinc, iron, nickel, cobalt, or silver; Ammonium cations wherein the cations include alkylammonium, including ammonium, mono-, di-, tri-, and tetraalkylammonium such as triethylammonium, tetramethylammonium, tetrabutylammonium, trimethylbenzylammonium, or cetylammonium; Iminium ions; Guanidinium ions, alkylphosphonium cations; Or organic cations such as onium cations of iodine or sulfur substituted with alkyl, aryl, or aralkyl groups. Combinations comprising at least one of the foregoing may be used. Preferably, the cation is a photodegradable onium cation and thus the monomer is also photodegradable, ie a photoacid generator (PAG) monomer.
본 명세서에 개시된 PAG 모노머는 양이온이 바람직하게는 아릴-치환된 오늄 (즉, 이치환된 요오도늄 또는 삼치환된 술포늄) 양이온, 예로서 트리페닐 술포늄 양이온인 양이온-음이온 구조를 기본으로 하거나, 치환체 아릴 그룹이 1개 이상의 인접하는 아릴 그룹에 추가로 부착되어 있는 구조, 예를 들어, 오늄을 포함하는 헤테로사이클 구조이거나, 융합된 방향족 고리 시스템의 부분으로서 존재한다.The PAG monomers disclosed herein are based on a cation-anion structure wherein the cation is preferably an aryl-substituted onium (ie di-substituted iodonium or trisubstituted sulfonium) cation, such as triphenyl sulfonium cation. Or a heterocyclic structure in which a substituent aryl group is further attached to one or more adjacent aryl groups, eg, onium, or exist as part of a fused aromatic ring system.
모노머가 광분해성인 경우, 즉, 옥시음이온 친핵체와 술톤의 반응 생성물이 제1의, 비-광분해성 양이온을 갖는 염인 경우, 본 발명의 방법은 제1의, 비-광분해성 양이온을 화학식 (XIV)의 제2 양이온과 교환시키는 단계를 추가로 포함한다: When the monomer is photodegradable, i.e., when the reaction product of the oxyanion nucleophile and sultone is a salt having a first, non-photodegradable cation, the process of the present invention comprises a first, non-photodegradable cation of formula (XIV) Further comprising exchanging with a second cation of:
상기 식에서, Where
X는 S 또는 I이고, X is S or I,
R0은 각각 독립적으로 C1-30 그룹을 포함하는 할로겐화 또는 비-할로겐화된 그룹; 폴리사이클릭 또는 모노사이클릭 C3-30 사이클로알킬 그룹; 폴리사이클릭 또는 모노사이클릭 C6-30 아릴 그룹; 또는 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이며, Each R 0 is independently a halogenated or non-halogenated group comprising a C 1-30 group; Polycyclic or monocyclic C 3-30 cycloalkyl groups; Polycyclic or monocyclic C 6-30 aryl groups; Or a combination comprising at least one of the foregoing,
R0가 각각 독립적으로 모노사이클릭 C6-30 아릴 그룹일 때 임의로 2개의 R0 그룹은 단일 결합에 의해 다른 하나에 추가로 부착되고, When R 0 is each independently a monocyclic C 6-30 aryl group, optionally two R 0 groups are further attached to the other by a single bond,
a는 2 또는 3이며, X가 I일때, a는 2이거나, X가 S일때, a는 3이다.a is 2 or 3, when X is I, a is 2, or when X is S, a is 3.
바람직하게는, G가 화학식 (XV),(XVI), 또는 (XVII)을 갖는다:Preferably, G has the formula (XV), (XVI), or (XVII):
상기 식에서In the above formula
X는 I 또는 S이고,X is I or S,
R9, R10, R11, 및 R12는 서로 독립적으로 히드록시, 니트릴, 할로겐, C1-10 알킬, C1-10 플루오로알킬, C1-10 알콕시, C1-10 플루오로알콕시, C6-20 아릴, C6-20 플루오로아릴, C6 -20 아릴옥시, 또는 C6 -20 플루오로아릴옥시이며,R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 independently of one another are hydroxy, nitrile, halogen, C 1-10 alkyl, C 1-10 fluoroalkyl, C 1-10 alkoxy, C 1-10 fluoroalkoxy , C 6-20 aryl, fluoro C 6-20 aryl, C 6 -20 aryloxy, or C 6 to-20-fluoro and aryloxy,
Ar1 및 Ar2는 독립적으로 C10-30 융합된 또는 단일 결합된 폴리사이클릭 아릴 그룹이고;Ar 1 and Ar 2 are independently C 10-30 fused or single bonded polycyclic aryl groups;
R13은 X가 I일때 고립전자쌍이거나, X가 S일때 C6-20 아릴 그룹이며;R 13 is a lone pair when X is I or a C 6-20 aryl group when X is S;
p는 2 또는 3의 정수이고, 여기서 X가 I일때, p는 2이고, X가 S일때, p는 3이며,p is an integer of 2 or 3, where X is I, p is 2, and when X is S, p is 3,
q 및 r은 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,q and r are independently of each other an integer of 0 to 5,
s 및 t는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.s and t are each independently an integer from 0 to 4.
예시적인 PAG 양이온 G+는 다음과 같은 구조식을 포함한다:Exemplary PAG cation G + includes the following structural formula:
상기 식에서In the above formula
X는 S 또는 I인데, 단 X가 I일 경우, R'는 고립전자쌍이고, R은 C1-10 알킬, C1-10 플루오로알킬, C1-10 알콕시, 또는 C1-10 플루오로알콕시 그룹이며, X가 S일 경우, R'는 C6-30 아릴, C6-30 아릴렌, 또는 C7-20 알킬-아릴 그룹이고,X is S or I, provided that when X is I, R 'is a lone pair and R is C 1-10 alkyl, C 1-10 fluoroalkyl, C 1-10 alkoxy, or C 1-10 fluoro An alkoxy group, when X is S, R 'is a C 6-30 aryl, a C 6-30 arylene, or a C 7-20 alkyl-aryl group,
R"는 서로 독립적으로 H, OH, 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 플루오로알킬, C1-20 알콕시, C1-20 플루오로알콕시, C3-20 사이클로알킬, C3-20 플루오로사이클로알킬, C6-20 아릴, C7-20 알킬-아릴, 또는 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이며,R ″ independently of each other is H, OH, halogen, C 1-20 alkyl, C 1-20 fluoroalkyl, C 1-20 alkoxy, C 1-20 fluoroalkoxy, C 3-20 cycloalkyl, C 3- 20 fluorocycloalkyl, C 6-20 aryl, C 7-20 alkyl-aryl, or a combination comprising at least one of the foregoing,
R"'는 서로 독립적으로 H, C1-20 알킬, C1-20 플루오로알킬, C1-20 알콕시, C1-20 플루오로알콕시, C3-20 사이클로알킬, C3-20 플루오로사이클로알킬, C6-20 아릴, C7-20 알킬-아릴, 또는 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이다.R ″ 'independently of one another is H, C 1-20 alkyl, C 1-20 fluoroalkyl, C 1-20 alkoxy, C 1-20 fluoroalkoxy, C 3-20 cycloalkyl, C 3-20 fluoro Cycloalkyl, C 6-20 aryl, C 7-20 alkyl-aryl, or a combination comprising at least one of the foregoing.
화학식 (I)의 모노머의 예로는 다음과 같은 것들이 있다:Examples of monomers of formula (I) include the following:
상기 식에서, R5는 H, F, C1-6 알킬, 또는 C1-6 플루오로알킬이다. 바람직하게는, R5가 H 또는 -CH3이다.Wherein R 5 is H, F, C 1-6 alkyl, or C 1-6 fluoroalkyl. Preferably, R 5 is H or -CH 3 .
전술한 모노머는 화학식 (XVIII)의 전구체 술톤과 중합성 그룹을 갖는 친핵체로부터 제조할 수 있다:The aforementioned monomers can be prepared from nucleophiles having a precursor sultone of formula (XVIII) and a polymerizable group:
화학식 (XVIII)에서 R은 서로 독립적으로 F, C1-10 알킬, 플루오로-치환된 C1-10 알킬, C1-10 사이클로알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 사이클로알킬인데, 단, 적어도 하나의 R은 F이다. R 또는 다른 치환체가 탄소 원자에 대해 전혀 특정되지 않은 경우, 그러한 각각의 탄소 원자의 원자가는 수소 원자(들)로 채워진다는 것으로 본 발명에서 일반적으로 이해될 것이다. 예시적인 그룹 R은 1개 이상의 불소 원자 외에, 알킬 그룹, 예로서 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 2-부틸, 이소부틸, n-펜틸, 2-펜틸, 3-펜틸, 2-메틸부틸, 3-메틸부틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, 3-옥틸, n-데실, 또는 플루오로메틸 그룹, 2,2,2-트리플루오로에틸, 퍼플루오로에틸, 퍼플루오로부틸 등을 포함하여 불소 치환체 1개 이상을 갖는 전술한 알킬 그룹 중 어느 하나; 또는 사이클로알킬 그룹, 예로서 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 1-메틸사이클로펜틸, 사이클로헥실, 1-메틸사이클로헥실, 1- 또는 2-아다만틸, 1- 또는 2-데칼리닐; 또는 퍼플루오로사이클로펜틸, 3,5-비스(트리플루오로메틸)사이클로헥실, 퍼플루오로사이클로헥실 등을 포함하여 불소 치환체 1개 이상을 갖는 전술한 알킬 그룹 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, R이 F이다.R in formula (XVIII) is independently of each other F, C 1-10 alkyl, fluoro-substituted C 1-10 alkyl, C 1-10 cycloalkyl, or fluoro-substituted C 1-10 cycloalkyl, Provided that at least one R is F. If R or other substituents are not specified at all for a carbon atom, it will generally be understood in the present invention that the valence of each such carbon atom is filled with hydrogen atom (s). Exemplary group R is, in addition to one or more fluorine atoms, alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, 2-butyl, isobutyl, n-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl , 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, 3-octyl, n-decyl, or fluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl, perfluoro Any of the foregoing alkyl groups having one or more fluorine substituents, including roethyl, perfluorobutyl, and the like; Or cycloalkyl groups such as cyclobutyl, cyclopentyl, 1-methylcyclopentyl, cyclohexyl, 1-methylcyclohexyl, 1- or 2-adamantyl, 1- or 2-decalinyl; Or any of the aforementioned alkyl groups having one or more fluorine substituents, including perfluorocyclopentyl, 3,5-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl, perfluorocyclohexyl, and the like. More preferably, R is F.
또한, 화학식 (XVIII)에서, n은 0 내지 10의 정수이고, 바람직하게는, n이 1, 2, 또는 3이다. 술톤은 m개의 치환체 R을 포함할 수 있으며, 여기서 m은 1 내지 4+2n의 정수이다. 술톤은 단일 R 그룹 치환체 만을 포함할 수 있거나 (여기서 치환체는 F이고, n은 1이다), 1개 이상의 치환체가 F 그룹 외에 포함될 수 있으며, 치환체 R의 총수가 술톤 환 탄소 원자수 2+n으로 제한되는 경우, 여기서 각각의 환 탄소는 최대 2x(2+n) 또는 4+2n개의 치환체에 대해 치환체를 2개까지 갖는다. 바람직하게는, 치환체의 총수가 m이 1 내지 4의 정수인 경우로 한정된다. 달리, m은 0이고(이거나) R이 F가 아니다.In formula (XVIII), n is an integer of 0 to 10, and preferably n is 1, 2, or 3. Sultone may comprise m substituents R, wherein m is an integer from 1 to 4 + 2n. The sultone may comprise only a single R group substituent (where the substituent is F and n is 1), or one or more substituents may be included outside the F group, and the total number of substituents R may be 2 + n Where limited, each ring carbon herein has up to two substituents for up to 2 × (2 + n) or 4 + 2n substituents. Preferably, the total number of substituents is limited to the case where m is an integer of 1-4. Otherwise m is 0 and / or R is not F.
바람직하게는, 술톤이 화학식 (XIX), (XX), 또는 (XXI)의 것이다:Preferably, the sultone is of formula (XIX), (XX), or (XXI):
여기에서 R은 각각 독립적으로 F, C1-10 알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 알킬인데, 단 적어도 하나의 R이 F이고; a는 1 내지 6의 정수이며, b는 1 내지 8의 정수이고, c는 1 내지 10의 정수이다.Wherein each R is independently F, C 1-10 alkyl, or fluoro-substituted C 1-10 alkyl, provided that at least one R is F; a is an integer of 1-6, b is an integer of 1-8, c is an integer of 1-10.
더욱 바람직하게는, 술톤이 화학식 (XXII)의 것이다:More preferably, sultone is of formula (XXII):
여기에서 R14, R15, R16, 및 R17은 서로 독립적으로 H, F, C1-10 알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 알킬인데, 단, R14, R15, R16, 및 R17 중 적어도 하나는 F이다.Wherein R 14 , R 15 , R 16 , and R 17 are independently of each other H, F, C 1-10 alkyl, or fluoro-substituted C 1-10 alkyl, provided that R 14 , R 15 , R At least one of 16 , and R 17 is F;
바람직하게는, R14, R15, 또는 R16 중 적어도 하나가 불소 원자일 수 있으며, 여기서 나머지 R14, R15, 및(또는) R16는 각각 H이고, R17은 H이다. 또한 바람직하게는, R14, R15 둘다 및(또는) R16이 불소 원자이고, 이때 나머지 R14, R15, 및(또는) R16는 H이고, R17은 H이다.Preferably, at least one of R 14 , R 15 , or R 16 may be a fluorine atom, wherein the remaining R 14 , R 15 , and / or R 16 are each H and R 17 is H. Also preferably, both R 14 , R 15 and / or R 16 are fluorine atoms, with the remaining R 14 , R 15 , and / or R 16 being H and R 17 is H.
더더욱 바람직하게는, 술톤이 화학식 (XXIII) 또는 (XXIV)의 것일 수 있다:Even more preferably, the sultone may be of formula (XXIII) or (XXIV):
여기에서 R15 및 R16은 서로 독립적으로 H, F, C1-10 알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 알킬인데, 단, R15 또는 R16 중 적어도 하나는 F이다. 바람직하게는, R15 또는 R16 중 적어도 하나가 불소 원자일 수 있으며, 이때 나머지 R15 및(또는) R16은 각각 H이다. 또한 바람직하게는, R15 및 R16이 둘다 불소를 포함하고, 이때 나머지 R15 및(또는) R16은 H이다.Wherein R 15 and R 16 are independently of each other H, F, C 1-10 alkyl, or fluoro-substituted C 1-10 alkyl, provided that at least one of R 15 or R 16 is F. Preferably, at least one of R 15 or R 16 may be a fluorine atom, wherein the remaining R 15 and / or R 16 are each H. Also preferably, R 15 and R 16 both comprise fluorine, with the remaining R 15 and / or R 16 being H.
화학식 (XVIII)의 예시적인 술톤은 하기식의 것들을 포함한다:
Exemplary sultones of formula (XVIII) include those of the formula:
술톤은 일반적으로 전구체 알파-오메가 알코올-술폰산 화합물을 열의 존재하에서 탈수적 고리화반응에 의해 자체적으로 제조될 수 있다. 고리화 반응은 250 ℃ 까지의 온도에서, 바람직하게는 50 내지 200 ℃에서 수행할 수 있다. 이들 온도에서의 가열은 충분한 수율로 고리화를 수행하는데 필요한 시간 동안 수행할 수 있다. 공비적 탈수법을 또한 사용하여 물 공비혼합물을 형성하는 용액으로부터 증류에 의해 (예를 들어 벤젠/물 또는 톨루엔/물을 사용하여) 물을 제거할 수 있거나, 고리화 반응 중에 생성된 물을 제거하면서 반응성 증류법을 사용할 수 있다. 달리, 1,3-디사이클로헥실카보디이미드와 같은 탈수제를 사용할 수 있거나, 고리화반응을 무수물 (예, 아세트산 무수물) 또는 황산과 같은 탈수 산성 조건하에서 수행할 수 있다.Sultones can generally be prepared by themselves by dehydrating cyclization of the precursor alpha-omega alcohol-sulfonic acid compound in the presence of heat. The cyclization reaction can be carried out at a temperature up to 250 ° C, preferably at 50 to 200 ° C. Heating at these temperatures can be carried out for the time necessary to effect cyclization in sufficient yield. Azeotropic dehydration can also be used to remove water (e.g., using benzene / water or toluene / water) from the solution forming the water azeotrope, or to remove the water generated during the cyclization reaction. While reactive distillation can be used. Alternatively, a dehydrating agent such as 1,3-dicyclohexylcarbodiimide can be used, or the cyclization can be carried out under dehydrating acidic conditions such as anhydride (eg acetic anhydride) or sulfuric acid.
고리화되어 술톤을 형성할 수 있는 알파-오메가 술폰산 화합물은 대응하는 알파-오메가 히드록시-브로모 화합물로부터 술핀산을 형성시키는 것과 같은 방법으로 자체적으로 제조할 수 있다. 이 반응에서, 브롬 그룹은 중탄산나트륨과 같은 약염기의 존재하에서 나트륨 디티오나이트 (Na2S2O4)로 치환되어 중간체 알파-오메가 히드록시 술피네이트를 형성한 다음, 술피네이트를 대응하는 술포네이트로 산화시킨다. 술피네이트의 산화는 적합한 방법, 예로서 수성 과망간산칼륨 또는 과산화수소와 같은 과산화물의 수용액을 사용한 산화법을 사용하여 수행할 수 있다. 이어서 알파-오메가 히드록시 술포네이트 염을 산으로 직접 처리하거나, 양이온-교환 수지와 같은 고체 산 공급원을 사용한 양성자화에 의해 대응하는 술폰산으로 전환될 수 있다. 그러한 유용한 수지로는 술폰산 강력 양이온 교환 수지, 예로서 Rohm Hass Company로부터 입수가능한, AMBERLITE™ 120H 또는 AMBERLYST™ 15H 수지가 있다.Alpha-omega sulfonic acid compounds that can be cyclized to form sultone can be prepared by themselves in the same manner as for forming sulfinic acid from the corresponding alpha-omega hydroxy-bromo compound. In this reaction, the bromine group is substituted with sodium dithionite (Na 2 S 2 O 4 ) in the presence of a weak base such as sodium bicarbonate to form an intermediate alpha-omega hydroxy sulfinate and then the sulfinate to the corresponding sulfonate Oxidize. Oxidation of sulfinates can be carried out using a suitable method, for example by oxidation using an aqueous solution of a peroxide such as aqueous potassium permanganate or hydrogen peroxide. The alpha-omega hydroxy sulfonate salt can then be treated directly with an acid or converted to the corresponding sulfonic acid by protonation using a solid acid source such as a cation-exchange resin. Such useful resins are sulfonic acid strong cation exchange resins, such as AMBERLITE ™ 120H or AMBERLYST ™ 15H resins, available from Rohm Hass Company.
본 발명의 모노머를 제조하는 방법은 술톤을 상기한 바와 같이 친핵체와 반응시키는 것이다. 이 문맥에서 사용되는 반응은 술폰을 개환시키면서 술폰 산소에 대해 탄소 알파에 친핵체를 첨가함을 의미한다. 바람직하게는, 친핵체가 카복시- 또는 히드록시-함유 할로겐화 또는 비-할로겐화된 C2-30 올레핀-함유 화합물의 산소음이온이다. 더욱 바람직하게는, 친핵체가 C3-20 비닐 카복실산, C8-20 비닐 방향족 카복실산, 히드록시-함유 C5-20 비닐 카복실레이트, 히드록시-함유 C5-20 비닐 에테르 또는 이들의 전구체, 또는 C7-20 비닐 히드록시방향족 화합물의 산소음이온이다. 사용되는 경우, 히드록시방향족 화합물은 페놀계 히드록시 그룹, 또는 비-페놀계 히드록시 그룹, 예로서 벤질계 히드록시 그룹, 또는 펜단트 히드록시 그룹을 포함할 수 있다.The method for producing the monomer of the present invention is to react sultone with a nucleophile as described above. The reaction used in this context means adding nucleophiles to carbon alpha against sulfone oxygen with ring opening. Preferably, the nucleophile is an oxygen anion of a carboxy- or hydroxy-containing halogenated or non-halogenated C 2-30 olefin-containing compound. More preferably, the nucleophile is C 3-20 vinyl carboxylic acid, C 8-20 vinyl aromatic carboxylic acid, hydroxy-containing C 5-20 vinyl carboxylate, hydroxy-containing C 5-20 vinyl ether or precursors thereof, or C 7-20 is the oxygen anion of a vinyl hydroxyaromatic compound. When used, the hydroxyaromatic compounds may comprise phenolic hydroxy groups, or non-phenolic hydroxy groups such as benzyl hydroxy groups, or pendant hydroxy groups.
산소음이온은 히드록시-함유 할로겐화 또는 비-할로겐화된 C2-30 올레핀-함유 화합물을 공액염기에 대한 pKa가 12 보다 큰 염기와 반응시킴으로써 형성되는데, 단, 사용되는 염기는 친핵체의 양성자화된 전구체를 탈양성자화시키는데 충분하게 염기성이며, 상기 염기는 자체적으로 비-친핵성이어서 친핵체중의 다른 작용성과의 유의할만한 반응을 일으키지 않는다. 이 목적에 유용한 염기로는, 친핵체의 공액산에 대한 양성자의 산도에 따라, 탄산염 염기, 예로서 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산루비듐, 탄산세슘, 탄산수소나트륨, 및 탄산구아니디늄; 수산화물 염기, 예로서 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화루비듐, 및 수산화세슘; 알콕사이드 염기, 예로서 나트륨 메톡사이드, 나트륨 에톡사이드, 나트륨 이소프로폭사이드, 나트륨 t-부톡사이드, 칼륨 메톡사이드, 칼륨 에톡사이드, 칼륨 이소프로폭사이드, 칼륨 아밀레이트, 또는 칼륨 t-부톡사이드; 아미도 염기, 예로서 리튬 디이소프로필아미드, 나트륨 디이소프로필아미드, 칼륨 디이소프로필아미드, 리튬 헥사메틸실아지드, 나트륨 헥사메틸실아지드, 칼륨 헥사메틸실아지드; 아민 염기, 예로서 트리메틸아민, 트리에틸아민, 디에틸이소프로필아민, 디이소프로필아민, t-부틸아민, 양성자 스폰지, 사이클로헥실아민, 아닐린, 피리딘, N,N-디메틸아미노피리딘, 4-피롤리딘피리딘, 피라진, 피롤, 피페리딘, N-메틸 피페리딘, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 테트라메틸에틸렌 디아민, 디아미노사이클로헥산, N,N,N'N'-테트라메틸사이클로헥산, 디아자비사이클로노난 (DBN), 디아자비사이클로운데칸 (DBU), 및 Troger's 염기; 수소화물 염기, 예로서 수소화리튬, 수소화나트륨, 수소화칼륨, 수소화루비듐, 수소화세슘, 수소화칼슘; Grignard 시약 또는 오가노리튬 시약, 예로서 메틸 마그네슘 클로라이드 또는 n-부틸리튬; 알칼리 금속, 예로서 친핵체의 전구체와 직접 반응시키거나 암모니아(Li/NH3) 또는 흑연 (예, KC8)과 같은 매질에 용해된 Li, Na, K, Rb, 및 Cs가 있다. 바람직하게는, 산소음이온이 수산화물 (예, NaOH 또는 KOH), 알콕사이드 (예, 나트륨 에톡사이드 또는 칼륨 t-부톡사이드), 탄산염 (예, Na2CO3, 또는 NaHCO3) 또는 수소화물 (NaH 또는 KH) 염기를 사용하여 발생시킨다. 산소음이온이 페놀 또는 알코올의 음이온인 경우, 상기 반응 조건은 가장 바람직하게는 비극성, 비-에놀화 용매중의 NaH 또는 KH를 사용한 알코올/페놀의 탈양성자화이다.Oxygen anions are formed by reacting a hydroxy-containing halogenated or non-halogenated C 2-30 olefin-containing compound with a base having a pKa greater than 12 for the conjugate base, provided that the base used is a protonated precursor of the nucleophile Is sufficiently basic to deprotonate, and the base itself is non-nucleophilic and does not cause a significant reaction with other functionalities in the nucleophile. Bases useful for this purpose include carbonate bases such as lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, cesium carbonate, sodium bicarbonate, and guanidinium, depending on the acidity of the protons to the conjugate acid of the nucleophile; Hydroxide bases such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, and cesium hydroxide; Alkoxide bases such as sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium isopropoxide, sodium t-butoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium isopropoxide, potassium amylate, or potassium t-butoxide; Amido bases such as lithium diisopropylamide, sodium diisopropylamide, potassium diisopropylamide, lithium hexamethylsilazide, sodium hexamethylsilazide, potassium hexamethylsilazide; Amine bases such as trimethylamine, triethylamine, diethylisopropylamine, diisopropylamine, t-butylamine, proton sponge, cyclohexylamine, aniline, pyridine, N, N-dimethylaminopyridine, 4-pi Lolidinepyridine, pyrazine, pyrrole, piperidine, N-methyl piperidine, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine, tetramethylethylene diamine, diaminocyclohexane, N, N, N'N '-Tetramethylcyclohexane, diazabicyclononane (DBN), diazabicycloundecane (DBU), and Troger's base; Hydride bases such as lithium hydride, sodium hydride, potassium hydride, rubidium hydride, cesium hydride, calcium hydride; Grignard reagent or organolithium reagent, such as methyl magnesium chloride or n-butyllithium; Li, Na, K, Rb, and Cs that react directly with alkali metals, for example nucleophiles, or are dissolved in a medium such as ammonia (Li / NH 3 ) or graphite (eg KC 8 ). Preferably, the oxygen anion is selected from hydroxides (eg NaOH or KOH), alkoxides (eg sodium ethoxide or potassium t-butoxide), carbonates (eg Na 2 CO 3 , or NaHCO 3 ) or hydrides (NaH or KH) using a base. If the oxygen anion is an anion of phenol or alcohol, the reaction conditions are most preferably deprotonation of alcohol / phenol with NaH or KH in a nonpolar, non-enolated solvent.
술톤과 친핵체와의 반응은 용매중에서 수행할 수 있다. 이 목적에 유용한 용매로는 물, 암모니아, 에테르, 예로서 에틸 에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸페닐 에테르, 디페닐 에테르, 테트라히드로푸란, 디옥산, 또는 디옥솔란; 알코올, 예로서 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, t-부탄올, 2-메틸프로판올, 메틸 셀로솔브, 또는 에틸 셀로솔브; 아세토니트릴; 아미드, 예로서 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸 아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 및 헥사메틸 포스포르아미드; 디메틸술폭사이드, 및 술폴란이 포함될 수 있다. 반응 조건은 특별하게 제한되지 않으며 약 250 ℃ 이하의 온도에서, 개환 첨가반응을 수행하기에 적합한 시간 동안 수행할 수 있다.The reaction of sultone with nucleophiles can be carried out in a solvent. Solvents useful for this purpose include water, ammonia, ethers such as ethyl ether, diisopropyl ether, methylphenyl ether, diphenyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, or dioxolane; Alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, t-butanol, 2-methylpropanol, methyl cellosolve, or ethyl cellosolve; Acetonitrile; Amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethyl acetamide, N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and hexamethyl phosphoramide; Dimethylsulfoxide, and sulfolane. The reaction conditions are not particularly limited and may be carried out at a temperature of about 250 ° C. or less for a suitable time for carrying out the ring opening addition reaction.
PAG 양이온이 모노머에 포함될 수 있으며 때로는 복분해 반응으로 언급되는 양이온 교환 반응에 의해 수행될 수 있고, 여기서 제1 양이온/음이온 쌍 A+C-은 제2 양이온/음이온 쌍 B+D-와 용액중에서 반응하여 교환된 생성물 A+D- 및 B+C-를형성시킨다. 복분해 (즉, 이온 교환) 반응은 예를 들어, 이중상 매질에서 수행될 수 있는데, 여기서 예를 들어, 트리페닐술포늄 브로마이드와 같은 저-활성 양이온/고-활성 음이온이 예를 들어, (4-술포-3,3,4,4-테트라플루오로부틸-2-메틸-2-프로페노에이트)의 나트륨 또는 칼륨염과 같은 고-활성 양이온/저-활성 음이온과 교환될 수 있다. 상기 이중상 매질은 적합한 이중상 매질이라면 어느 것이라도 가능할 수 있으며, 바람직하게는 생성된 고-활성 염 (예, 설명 실시예에서 NaBr 또는 KBr) 및 에테르와 같은 유기 매질을 용해시키고 제거하기 위한 수상을 갖는 것이거나, 바람직하게는 저활성 염 (예, 4-술포-3,3,4,4-테트라플루오로부틸-2-메틸-2-프로페노에이트)의 트리페닐술포늄염)을 용해시키고 제거하기 위해서는, 디클로로메탄일 수 있다. 교환은 주위 온도에서, 교환 평형을 수행하기에 적합한 시간동안 수행할 수 있으며, 여기서 용매, 양, 및 시간은 숙련가에 의해 결정될 수 있다.PAG cations can be included in the monomer, and sometimes can be carried out by a cation exchange reaction, it referred to as a metathesis reaction, wherein the first cation / anion pair A + C - the second cation / anion pair B + D - reaction in the solution to form a - to exchange the product a + D - and B + C. Metathesis (ie, ion exchange) reactions can be carried out, for example, in a dual phase medium, where low-active cations / high-active anions such as, for example, triphenylsulfonium bromide, are for example (4- And high-active cations / low-active anions such as sodium or potassium salts of sulfo-3,3,4,4-tetrafluorobutyl-2-methyl-2-propenoate). The biphasic medium may be any suitable biphasic medium and preferably has an aqueous phase for dissolving and removing the resulting high-active salts (e.g. NaBr or KBr in the illustrative examples) and organic media such as ethers. Or preferably dissolve and remove low active salts (eg, triphenylsulfonium salts of 4-sulfo-3,3,4,4-tetrafluorobutyl-2-methyl-2-propenoate) In order to be dichloromethane. The exchange can be carried out at ambient temperature for a time suitable to effect the exchange equilibrium, where the solvent, amount, and time can be determined by the skilled person.
본 명세서에 개시된 PAG 모노머를 포함하는 모노머는 그들과의 공중합반응에 적합한 코모노머와 중합될 수 있다. 바람직하게는, 모노머가 PAG 모노머인 경우, PAG 모노머를 중합시켜 산-감응성 그룹을 갖는 코모노머 1종 이상, 에칭 조절, 용해율 조절, 및 접착과 같은 다른 특성을 제공하기 위한 기타 코모노머와 코폴리머를 형성한다. 그러한 코폴리머는 포토레지스트, 바람직하게는 EUV 리소그래피에 유용할 수 있으며, 바람직하게는 EUV 방사선에 노광시, 다른 파장의 방사선에 걸쳐 특정 흡광도 및 분해 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, EUV 영역내 방출 스펙트럼 외의 EUV 방사선 공급원 (약 12 내지 14 nm, 사용되는 전형적인 방출이 13.4 내지 13.5 nm인 경우)은 더 긴 파장에서 방출할 수 있으며, 248 nm 및(또는) 193 nm (이는 또한 DUV 및 193 nm 리소그래피에서 사용되는 KrF 및 ArF 엑시머 레이져에 대한 방출 밴드이다)에서와 같이, 이에 대해 포토애시트 발생제가 감응성일 수 있다.Monomers comprising the PAG monomers disclosed herein may be polymerized with comonomers suitable for copolymerization with them. Preferably, when the monomer is a PAG monomer, other comonomers and copolymers for polymerizing the PAG monomer to provide one or more comonomers having acid-sensitive groups, other properties such as etching control, dissolution rate control, and adhesion To form. Such copolymers may be useful for photoresists, preferably EUV lithography, and may preferably have specific absorbance and resolution characteristics over different wavelengths of radiation when exposed to EUV radiation. For example, EUV radiation sources outside the emission spectrum in the EUV region (about 12-14 nm, where the typical emission used is 13.4-13.5 nm) can emit at longer wavelengths, 248 nm and / or 193 nm. (As is also the emission band for the KrF and ArF excimer lasers used in DUV and 193 nm lithography), the photoasheet generator may be sensitive to this.
본 발명은 다음 실시예에 의해 추가로 설명된다.The invention is further illustrated by the following examples.
여기서 사용되는 모든 화합물은 공정이 하기에 제공되는 경우를 제외하고는 상업적으로 입수가능한 것이다. 핵자기 공명 (NMR) 스펙트럼은 Varian INOVA 300 (FT 300 MHz, 1H; 282 MHz, 19F) 분광계를 사용하여 수득한다. 1H 및 19F 스펙트럼에 대한 화학적 이동치는 내부적으로 테트라메틸실란 또는 내부 용매 공명을 참고로 하며 테트라메틸실란에 대해 보고된다. 4-브로모-3,3,4,4-테트라플루오로-1-부탄올은 Synquest Laboratories로부터 입수한다. 모든 시약은 달리 명시되지 않는 한 Aldrich로부터 입수한다. 용매는 Aldrich 또는 Fisher Scientific으로부터 입수한다.All compounds used herein are commercially available except where a process is provided below. Nuclear magnetic resonance (NMR) spectra are obtained using a Varian INOVA 300 (
열중량분석 (TGA)은 질소하에 5 ℃/분의 온도 램프 속도로 작동하는 TA Instruments Q5000 Thermogravimetric Analyzer를 사용하여 수득한다.Thermogravimetric analysis (TGA) is obtained using a TA Instruments Q5000 Thermogravimetric Analyzer operating at a temperature ramp rate of 5 ° C./min under nitrogen.
X-선 결정학 데이타는 Bruker SMART X2S 벤치탑 결정학 시스템을 사용하여 수득한다. 유니트 셀의 예비 측정을 위하여 APEX2 Version 2009.9 소프트웨어 (Bruker AXS Ins.)를 사용한다. 적분 강도 및 유니트 셀 미세화의 측정은 SAINT Version 7.68A 소프트웨어 (Bruker AXS Inc., 2009)를 사용하여 수행한다. 데이타는 SADABS Version 2008/1 소프트웨어 (Bruker AXS Inc.)로 다중스캔 기술을 사용하여 흡수 효과에 대해 보정한다.X-ray crystallographic data is obtained using the Bruker SMART X2S benchtop crystallography system. Use APEX2 Version 2009.9 software (Bruker AXS Ins.) For preliminary measurement of unit cells. Measurement of integral intensity and unit cell refinement is performed using SAINT Version 7.68A software (Bruker AXS Inc., 2009). Data is corrected for absorption effect using multiscan technology with SADABS Version 2008/1 software (Bruker AXS Inc.).
실시예 1 Example 1
2-메틸-2-프로페노산, 4-술포-3,3,4,4-테트라플루오로부틸 에스테르, 나트륨염 (1:1)의 제조Preparation of 2-methyl-2-propenoic acid, 4-sulfo-3,3,4,4-tetrafluorobutyl ester, sodium salt (1: 1)
A. 나트륨 4-히드록시-1,1,2,2-테트라플루오로부탄-1-술피네이트 중간체의 제조A. Preparation of Sodium 4-hydroxy-1,1,2,2-tetrafluorobutane-1-sulfinate intermediate
4-브로모-3,3,4,4-테트라플루오로-1-부탄올 (5.00 g, 22.2 밀리몰)을 15 ml의 아세토니트릴 및 22 ml의 물 중 NaHCO3 (5.60 g, 66.67 밀리몰) 및 Na2S2O4 (11.61 g, 66.67 밀리몰)의 슬러리에 가한다. 혼합물을 약 55 ℃에서 2일간 왁스욕중에서 교반하면서 가열한다. 슬러리를 가라앉치고 분취량을 회수하면 이는 1H NMR (D2O)에 의해 반응이 완결되었음을 나타낸다. 반응 혼합물을 여과하고 휘발물질을 감압하에 회전 증발기상에서 제거하여 백색 고체로서 술피네이트 염 중간체를 수득하는데, 이는 다시 왁스욕에 놓고 감압하에 80 ℃에서 주말에 걸쳐 가열한다. 19F NMR 스펙트럼으로 술피네이트 염 중간체의 정체성을 확인한다. 19F NMR(D2O)d-112.55(dd,2F), -131.30 (dd,2F).4-Bromo-3,3,4,4-tetrafluoro-1-butanol (5.00 g, 22.2 mmol) was added NaHCO 3 (5.60 g, 66.67 mmol) and Na in 15 ml of acetonitrile and 22 ml of water. To a slurry of 2 S 2 O 4 (11.61 g, 66.67 mmol). The mixture is heated with stirring in a wax bath at about 55 ° C. for 2 days. The slurry was allowed to settle down and an aliquot recovered to indicate completion of the reaction by 1 H NMR (D 2 O). The reaction mixture is filtered and the volatiles are removed on a rotary evaporator under reduced pressure to give the sulfinate salt intermediate as a white solid, which is again placed in a wax bath and heated over weekend at 80 ° C. under reduced pressure. 19 F NMR spectra confirm the identity of the sulfinate salt intermediate. 19 F NMR (D 2 O) d-112.55 (dd, 2F), -131.30 (dd, 2F).
B. 나트륨 4-히드록시-1,1,2,2-테트라플루오로부탄-1-술포네이트 중간체의 제조 (작은 스케일)B. Preparation of Sodium 4-hydroxy-1,1,2,2-tetrafluorobutane-1-sulfonate intermediate (small scale)
상기 제조된 고체를 25 ml의 물에 용해시키고, 0 ℃로 냉각시켜 5 ml의 50% 수성 H2O2 (w/w)를 증기 발생하에서 가한다. 1시간 동안 교반시킨 후, 취한 분취량에 대한 NMR 스펙트럼은 반응이 약 50% 완결되었음을 나타낸다. 추가량 (5 mL)의 H2O2를 가하고 교반을 계속한다. NMR 분석은 반응이 완결되었음을 나타낸다. 휘발물질을 회전증발기상에 감압하에서 제거하여 백색 고체를 수득한다. 과산화물 시험 스트립을 사용하여 축합물 중 과산화물의 존재를 확인하고, 이를 폐기시키고, 고체를 물에 다시 용해시킨다. 과산화물이 남아있지 않을 때까지 나트륨 비술파이트를 가한다. 슬러리를 여과하고 휘발물질을 회전 증발기상에서 제거하여 백색 고체로서 술포네이트 염을 수득한다. 19F NMR(D2O)d-112.44(dd,2F), -117.08 (dd,2F).The prepared solid is dissolved in 25 ml of water, cooled to 0 ° C. and 5 ml of 50% aqueous H 2 O 2 (w / w) is added under steam evolution. After stirring for 1 hour, the NMR spectrum of the aliquots taken indicates that the reaction was about 50% complete. Add an additional amount (5 mL) of H 2 O 2 and continue stirring. NMR analysis indicates the reaction is complete. The volatiles are removed on a rotary evaporator under reduced pressure to give a white solid. Peroxide test strips are used to confirm the presence of peroxides in the condensate, discard them, and dissolve the solids again in water. Sodium bisulfite is added until no peroxide remains. The slurry is filtered and the volatiles are removed on a rotary evaporator to yield the sulfonate salt as a white solid. 19 F NMR (D 2 O) d-112.44 (dd, 2F), -117.08 (dd, 2F).
C. 나트륨 4-히드록시-1,1,2,2-테트라플루오로부탄-1-술피네이트 중간체의 제조 (더 큰 규모)C. Preparation of Sodium 4-hydroxy-1,1,2,2-tetrafluorobutane-1-sulfinate intermediate (larger scale)
4-브로모-3,3,4,4-테트라플루오로-1-부탄올 (19.92 g, 88.54 밀리몰)을 아세토니트릴 60 mL 및 물 88 mL중 NaHCO3 (22.31 g, 265. 6 밀리몰) 및 Na2S2O4 (46.25 g, 265.6 밀리몰)의 슬러리에 가한다. 고체가 다량 존재하기 때문에 교반시키지 않고 혼합물을 왁스욕중에서 2일간 약 55 ℃에서 가열한다. 19F NMR 스펙트럼은 생성물로의 전환이 거의 없는 것으로 나타났다. 이어서 온도를 약 80 ℃로 승온시킨다. 온도가 증가됨에 따라, 충분한 양의 무기염 (NaHCO3 및 Na2S2O4)이 용해되어 혼합물이 교반되도록 한다. 추가량의 나트륨 디티오나이트 (17 g) 및 중탄산나트륨 (15 g)을 가한다. NMR 스펙트럼은 추가의 반응이 일어났음을 나타낸다. 반응 혼합물을 주위 온도로 냉각시키고 추가량의 물(100 mL) 및 아세토니트릴 (100 mL)을 가하여 고체 물질을 모두 용해시킨다. 각 층에 대해 NMR 스펙트럼을 취한다. 수층은 술피네이트와 아마도 소량의 술포네이트를 함유하지만, 출발 브로마이드는 없는데, 아세토니트릴 층은 상당한 양의 출발 물질이 나타났다. 상기 층을 분리한다. 수층을 한쪽에 치워두고, 추가량의 나트륨 디티오나이트 (30 g) 및 탄산나트륨 (38 g)을 약 100 mL의 물과 함께 상기 아세토니트릴 층 (200 mL)에 가한다. 반응 혼합물을 약 85 ℃에서 밤새 가열한다. 용액을 냉각시키고, 여과하여, 먼저 분리된 수층과 합하여, 휘발물질을 회전 증발기상에서 제거한다. 생성된 크런치상 고체를 약 200 mL의 에테르로 세척하여 진공하에서 건조시킨다.4-Bromo-3,3,4,4-tetrafluoro-1-butanol (19.92 g, 88.54 mmol) was dissolved in 60 mL acetonitrile and 88 mL water in NaHCO 3 (22.31 g, 265. 6 mmol) and Na To a slurry of 2 S 2 O 4 (46.25 g, 265.6 mmol). The mixture is heated at about 55 [deg.] C. for 2 days in a wax bath without stirring because of the large amount of solids present. 19 F NMR spectra showed little conversion to the product. The temperature is then raised to about 80 ° C. As the temperature is increased, a sufficient amount of inorganic salts (NaHCO 3 and Na 2 S 2 O 4 ) are dissolved to allow the mixture to stir. Additional amount of sodium dithionite (17 g) and sodium bicarbonate (15 g) are added. NMR spectrum indicates that further reaction has taken place. The reaction mixture is cooled to ambient temperature and additional amount of water (100 mL) and acetonitrile (100 mL) is added to dissolve all solid material. NMR spectra are taken for each layer. The aqueous layer contains sulfinate and possibly a small amount of sulfonate, but without starting bromide, the acetonitrile layer showed a significant amount of starting material. Separate the layers. The aqueous layer is set aside and an additional amount of sodium dithionite (30 g) and sodium carbonate (38 g) is added to the acetonitrile layer (200 mL) with about 100 mL of water. The reaction mixture is heated at about 85 ° C overnight. The solution is cooled, filtered and combined with the separated aqueous layer first to remove volatiles on a rotary evaporator. The resulting crunch-phase solid is washed with about 200 mL of ether and dried under vacuum.
D. 나트륨 4-히드록시-1,1,2,2-테트라플루오로부탄-1-술포네이트 중간체의 제조 (더 큰 규모)D. Preparation of Sodium 4-hydroxy-1,1,2,2-tetrafluorobutane-1-sulfonate intermediate (larger scale)
상기 제조된 고체를 25 mL의 물에 용해시키고, 빙욕중에서 0 ℃로 냉각시킨 다음 50 mL의 수성 50% H2O2 (w/w)를 스팀 발생하에서 가한다. 반응 혼합물을 밤새 교반시킨다. 19F NMR 스펙트럼은 반응이 약 90 내지 95% 완료된 것으로 나타났다. 추가량 (20 mL)의 H2O2 용액을 가하고 NMR 분석이 반응이 완결된 것으로 나타날 때 까지 교반을 계속한다. 이어서 나트륨 비술파이트를 과산화물이 남아있지 않을 때까지 가한다. 이후 슬러리를 여과하고 휘발물질을 회전 증발기상에서 제거하여 실시예 1, B 부분에 기재된 것과 동일한 특징적 특성을 갖는 백색 고체를 수득한다.The solid prepared above is dissolved in 25 mL of water, cooled to 0 ° C. in an ice bath and then 50 mL of aqueous 50% H 2 O 2 (w / w) is added under steam evolution. The reaction mixture is stirred overnight. 19 F NMR spectra showed that the reaction was about 90-95% complete. Add an additional amount (20 mL) of H 2 O 2 solution and continue stirring until NMR analysis shows the reaction is complete. Sodium bisulfite is then added until no peroxide remains. The slurry is then filtered and the volatiles are removed on a rotary evaporator to yield a white solid having the same characteristic characteristics as described in Example 1, part B.
E. 4-히드록시-1,1,2,2-테트라플루오로부탄-1-술폰산 중간체의 제조E. Preparation of 4-hydroxy-1,1,2,2-tetrafluorobutane-1-sulfonic acid intermediate
나트륨 4-히드록시-1,1,2,2-테트라플루오로부탄-1-술포네이트를 함유하는, 실시예 1, D 부분으로부터의 백색 고체를 메탄올 (약 200 mL)로 추출하고 여과하여 입자를 제거한다. 생성된 담황색 용액을 약 8 cm의 AMBERLITE™120H 산성 양이온 교환 수지로 패킹되어 있는 컬럼에 통과시켜 술폰산으로 양성자화된 화합물의 담갈색 용액을 수득한다. 추가량의 메탄올을 사용하여 나머지 술폰산을 플러슁시킨다. 휘발물질을 감압하에서 제거하여 검정색 입자 스펙을 함유하는 진한 갈색 오일을 수득한다. 수율은 출발 물질 4-브로모-3,3,4,4-테트라플루오로-1-부탄올을 기준으로 하여 15.5 g, 77.2% 였다.The white solid from Example 1, Part D, containing sodium 4-hydroxy-1,1,2,2-tetrafluorobutane-1-sulfonate, was extracted with methanol (about 200 mL) and filtered to form particles. Remove it. The resulting pale yellow solution is passed through a column packed with about 8 cm of AMBERLITE ™ 120H acidic cation exchange resin to obtain a pale brown solution of the compound protonated with sulfonic acid. An additional amount of methanol is used to flush the remaining sulfonic acid. The volatiles were removed under reduced pressure to give a dark brown oil containing black particle specifications. The yield was 15.5 g, 77.2% based on the starting material 4-bromo-3,3,4,4-tetrafluoro-1-butanol.
상기 술폰산을 질소 대기하에서, 및 5 ℃/분의 온도 램핑 속도로 열중량분석 (TGA)으로 특징화한다. 제1도는 열중량분석 (TGA) 플롯 데이타를 나타낸 것으로, 여기서 술폰산의 분해가 약 150 ℃에 도달할 때 까지 약 30%의 중량을 소실하면서 꾸준하게 진행됨을 알 수 있으며, 150 ℃에서는 분해가 가속되어 159.6 ℃의 온도에서는 최대 분해 속도가 되고, 약 245 ℃의 온도에서 화합물이 완전한 중량 소실에 도달하게 된다.The sulfonic acid is characterized by thermogravimetric analysis (TGA) under a nitrogen atmosphere and at a temperature ramping rate of 5 ° C./min. Figure 1 shows the thermogravimetric analysis (TGA) plot data, where it can be seen that the decomposition proceeds steadily, losing about 30% of the weight until the decomposition of sulfonic acid reaches about 150 ° C. At a temperature of 159.6 ° C., the maximum decomposition rate is reached, and at about 245 ° C., the compound reaches full weight loss.
F. 3,3,4,4-테트라플루오로부탄술톤의 제조F. Preparation of 3,3,4,4-tetrafluorobutanesultone
4-히드록시-1,1,2,2-테트라플루오로부탄-1-술폰산 (2.00 g, 8.84 밀리몰)을 단거리 증류 컬럼이 부착되어 있는 5 mL 환저 플라스크에 놓는다. 상기 시스템을 질소 대기하에 놓는다. 상기 플라스크를 뜨거운 왁스욕에 담그고 온도를 130 ℃에서 180 ℃로 점진적으로 올린다. 상기와 같이 온도를 승온시키면서, 물이 상기 증류 장치의 냉각기 영역으로 증류되기 시작한다. 상기 장치를 해체하고 플라스크를 미세증류 장치에 다시 연결하고 질소하에서 가열을 다시 시작한다. 압력을 점진적으로 감소시켜 생성물 술톤과 물이 증류되어 2개 상의 액체 생성물이 형성된다. 하부의 술톤층을 피펫으로 회수하여, 무수 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 피펫 필터를 통하여 여과하여 무색 액체로 생성물을 수득한다.4-hydroxy-1,1,2,2-tetrafluorobutane-1-sulfonic acid (2.00 g, 8.84 mmol) is placed in a 5 mL round bottom flask with a short distillation column. The system is placed under a nitrogen atmosphere. The flask is immersed in a hot wax bath and the temperature is gradually raised from 130 ° C to 180 ° C. As the temperature is raised as above, water begins to distill to the cooler zone of the distillation apparatus. The apparatus is dismantled and the flask is reconnected to the microdistillation apparatus and heating resumes under nitrogen. The pressure is gradually reduced to distill the product sultone and water to form two phase liquid product. The lower sultone layer is recovered by pipette, dried over anhydrous magnesium sulfate and filtered through a pipette filter to give the product as a colorless liquid.
G. 3,3,4,4-테트라플루오로부탄술폰의 제조 (더 큰 규모)G. Preparation of 3,3,4,4-tetrafluorobutanesulfone (larger scale)
4-히드록시-1,1,2,2-테트라플루오로부탄-1-술폰산 (6.78 g, 30.0 밀리몰)을 V-튜브를 통하여 Schlenk 튜브에 부착되어 있는 50 mL 환저 플라스크에 놓는다. 상기 시스템을 진공하에 놓고 Schlenk 튜브를 액체 질소에 담근다. 술폰산을 함유하는 플라스크를 뜨거운 왁스욕에 담그고 온도를 약 160 ℃ 까지 점진적으로 올린다. 생성물 술톤과 물이 증류되어 수용기 용기에서 냉동된다. 해동시킨 후, 2개의 층이 형성된다. 하부의 술톤층을 피펫으로 회수하여 무수 황산마그네슘 상에서 건조시킨 다음, 여과하여 무색 액체로서 생성물을 수득한다 (3.85 g, 61.7%).4-hydroxy-1,1,2,2-tetrafluorobutane-1-sulfonic acid (6.78 g, 30.0 mmol) is placed through a V-tube into a 50 mL round bottom flask attached to a Schlenk tube. The system is placed under vacuum and the Schlenk tube is immersed in liquid nitrogen. The flask containing sulfonic acid is immersed in a hot wax bath and the temperature is gradually raised to about 160 ° C. The product sultone and water are distilled and frozen in the receiver vessel. After thawing, two layers are formed. The lower sultone layer was recovered by pipette and dried over anhydrous magnesium sulfate and then filtered to give the product as a colorless liquid (3.85 g, 61.7%).
H. 2-메틸-2-프로페노산, 4-술포-3,3,4,4-테트라플루오로부틸 에스테르, 나트륨 또는 칼륨염(1:1)의 제조H. Preparation of 2-methyl-2-propenoic acid, 4-sulfo-3,3,4,4-tetrafluorobutyl ester, sodium or potassium salt (1: 1)
NMR 튜브 스케일의, 나트륨염(1:1):수소화나트륨 (0.029 g, 1.2 밀리몰)을 CD3CN 1 mL 중 메타크릴산 (0.103 g, 1.2 밀리몰)에 천천히 가한다. 밤새 교반시킨 후, 3,3,4,4-테트라플루오로부탄술톤 (0.250 g, 1.2 밀리몰)을 가하고 혼합물을 NMR 튜브로 옮긴다. 반응의 진행을 1H NMR로 모니터한다. 혼합물을 점진적으로 75 ℃ 까지 가열하는데 이때 반응이 완결된다.Sodium salt (1: 1): sodium hydride (0.029 g, 1.2 mmol), on an NMR tube scale, is slowly added to methacrylic acid (0.103 g, 1.2 mmol) in 1 mL of CD 3 CN. After stirring overnight, 3,3,4,4-tetrafluorobutanesultone (0.250 g, 1.2 mmol) is added and the mixture is transferred to an NMR tube. The progress of the reaction is monitored by 1 H NMR. The mixture is gradually heated to 75 ° C. at which time the reaction is complete.
벌크 스케일의, 칼륨염(1:1):메타크릴산 (1.708 g, 19.85 밀리몰)을 THF 40 mL 중 수소화칼륨 (1.150 g, 28.66 밀리몰)에 천천히 가한다. 밤새 교반시킨 후, 반응 혼합물을 여과하고 휘발물질을 감압하에서 제거한다. 3,3,4,4-테트라플루오로부탄술톤 (3.260 g, 15.66 밀리몰), 메타크릴산 (2.0 mL), 및 소량의 히드로퀴논을 상기 칼륨 메타크릴레이트에 가하고 혼합물을 밤새 75 ℃에서 가열한다. 아세톤 (10 mL)을 상기 혼합물에 가한다. 고체를 여과하고 추가량의 아세톤으로 세척하여 감압하에서 건조시킨다. 이어서 고체를 물로 추출하여 여과한다. 휘발물질을 감압하에서 제거하여 백색 결정성 고체 (4.10 g, 78.8%)를 수득한다.Potassium salt (1: 1): methacrylic acid (1.708 g, 19.85 mmol) in bulk scale is slowly added to potassium hydride (1.150 g, 28.66 mmol) in 40 mL of THF. After stirring overnight, the reaction mixture is filtered and the volatiles are removed under reduced pressure. 3,3,4,4-tetrafluorobutanesultone (3.260 g, 15.66 mmol), methacrylic acid (2.0 mL), and a small amount of hydroquinone are added to the potassium methacrylate and the mixture is heated at 75 ° C overnight. Acetone (10 mL) is added to the mixture. The solid is filtered off, washed with an additional amount of acetone and dried under reduced pressure. The solid is then extracted with water and filtered. The volatiles are removed under reduced pressure to give a white crystalline solid (4.10 g, 78.8%).
제2도는 상기 생성물, 2-메틸-2-프로페노산, 4-술포-3,3,4,4-테트라플루오로부틸 에스테르, 칼륨염(1:1)의 구조의 ORTEP 플롯을 나타낸다. 실시예 1, H 부분의 생성물 (벌크 스케일)의 수용액을 증발시켜 단일 결정 x-선 회절 연구에 적합한 결정을 성장시킨다. 결정이 평평한 무색 침상의 구조로 성장한다. 상기 데이타 세트는 Bruker SMART X2S 벤치탑 결정학 시스템을 사용하여 간단한 방식으로 수집한다. XPREP Version 2008/2 소프트웨어 (Bruker AXS Inc.)로 스페이스 그룹이 화학식 단위, C8H9F4KO5S에 대해 P 1 21/c 1, Z=4인 것으로 결정된다. 상기 구조를 XS Version 2008/1 소프트웨어 (Bruker AXS Inc.)로 해석하고 후속 구조 미세화를 XL Version 2008/4 소프트웨어 (Bruker AXS Inc.)로 수행한다. 173개의 변수를 갖는 Fo 1에 대한 최종 비등방성 풀-매트릭스 최소-자승법 미세화는 관측된 데이타의 경우 R1=5.11% 및 모든 데이타의 경우 R2=16.75%에서 집중되었다.2 shows the ORTEP plot of the structure of the product, 2-methyl-2-propenoic acid, 4-sulfo-3,3,4,4-tetrafluorobutyl ester, potassium salt (1: 1). Example 1, An aqueous solution of the product of the H portion (bulk scale) is evaporated to grow crystals suitable for single crystal x-ray diffraction studies. Crystals grow into flat, colorless needles. The data set is collected in a simple manner using the Bruker SMART X2S benchtop crystallography system. The XPREP Version 2008/2 software (Bruker AXS Inc.) determines that the space group is P 1 21 / c 1, Z = 4 for the chemical unit, C 8 H 9 F 4 KO 5 S. The structure is interpreted with XS Version 2008/1 software (Bruker AXS Inc.) and subsequent structure refinement is performed with XL Version 2008/4 software (Bruker AXS Inc.). The final anisotropic full-matrix least-squares refinement for F o 1 with 173 variables was concentrated at R 1 = 5.11% for the observed data and R 2 = 16.75% for all data.
실시예 2Example 2
트리페닐술포늄 1,1,2,2-테트라플루오로-4-(메타크릴로일옥시)부탄-1-술포네이트의 제조Preparation of Triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-4- (methacryloyloxy) butane-1-sulfonate
칼륨 1,1,2,2-테트라플루오로-4-(메타크릴로일옥시)부탄-1-술포네이트 (2 g, 6.02 밀리몰) 및 트리페닐술포늄 브로마이드 (2.25 g, 6.57 밀리몰)을 15 mL의 디클로로메탄 및 15 mL의 증류되고, 탈이온화된 물과 함께 100-mL 환저 플라스크에 가한다. 혼합물을 강력하게 36시간 동안 교반한다. 교반을 중단하고 혼합물을 2개의 확실한 층으로 분리한다; 유기층을 30 mL의 1%(w/w) 수산화암모늄 수용액으로 2회 및 30 mL의 증류된, 탈이온수로 5회 세척한다. 유기층을 황산나트륨상에서 건조시키고 여과한다. 히드로퀴논 (1 mg)을 가하고 용매를 회전 증발기 및 고진공하에서 제거하여 무색 점성 오일로서 생성물을 수득한다(2.65 g, 4.76 밀리몰). 1H NMR(d6-아세톤): 7.9(br), 6.1(s), 5.6(s), 4.4(t), 2.8(m), 1.9(s); 19F NMR(d6-아세톤):-112.7(s), -119.7(s).Potassium 1,1,2,2-tetrafluoro-4- (methacryloyloxy) butane-1-sulfonate (2 g, 6.02 mmol) and triphenylsulfonium bromide (2.25 g, 6.57 mmol) Add to a 100-mL round bottom flask with mL of dichloromethane and 15 mL of distilled, deionized water. The mixture is vigorously stirred for 36 hours. Stop stirring and separate the mixture into two solid layers; The organic layer is washed twice with 30 mL of 1% (w / w) aqueous ammonium hydroxide solution and 5 times with 30 mL of distilled, deionized water. The organic layer is dried over sodium sulfate and filtered. Hydroquinone (1 mg) is added and the solvent is removed under rotary evaporator and high vacuum to give the product as a colorless viscous oil (2.65 g, 4.76 mmol). 1 H NMR (d 6 -acetone): 7.9 (br), 6.1 (s), 5.6 (s), 4.4 (t), 2.8 (m), 1.9 (s); 19 F NMR (d 6 -acetone):-112.7 (s), -119.7 (s).
실시예 3Example 3
페닐 디벤조티오페늄 1,1,2,2-테트라플루오로-4-(메타크릴로일옥시)부탄-1-술포네이트의 제조Preparation of Phenyl dibenzothiophenium 1,1,2,2-tetrafluoro-4- (methacryloyloxy) butane-1-sulfonate
칼륨 1,1,2,2-테트라플루오로-4-(메타크릴로일옥시)부탄-1-술포네이트 (1.91 g, 5.75 밀리몰) 및 페닐 디벤조티오페늄 브로마이드 (2.14 g, 6.27 밀리몰)을 15 mL의 디클로로메탄 및 15 mL의 증류된, 탈이온수와 함께 100-mL 환저 플라스크에 가한다. 혼합물을 주말에 강력하게 교반시킨다. 교반을 중단하고 혼합물을 2개의 확실한 층으로 분리한다; 유기층을 30 mL의 1%(w/w) 수산화암모늄 수용액으로 2회 및 30 mL의 증류된, 탈이온수로 5회 세척한다. 디클로로메탄을 회전 증발기 및 고진공하에서 제거하여 백색 분말로서 생성물을 수득한다(2.41 g, 4.35 밀리몰). 1H NMR(d6-아세톤): 8.6(d), 8.4(d), 8.0(t), 7.8(br), 7.6(t), 6.1(s), 5.6(s), 4.4(t), 2.8(m), 1.9(s); 19F NMR(d6-아세톤):-112.7(s), -119.8(s).Potassium 1,1,2,2-tetrafluoro-4- (methacryloyloxy) butane-1-sulfonate (1.91 g, 5.75 mmol) and phenyl dibenzothiophenium bromide (2.14 g, 6.27 mmol) Is added to a 100-mL round bottom flask with 15 mL of dichloromethane and 15 mL of distilled, deionized water. The mixture is vigorously stirred over the weekend. Stop stirring and separate the mixture into two solid layers; The organic layer is washed twice with 30 mL of 1% (w / w) aqueous ammonium hydroxide solution and 5 times with 30 mL of distilled, deionized water. Dichloromethane is removed under rotary evaporator and high vacuum to give the product as a white powder (2.41 g, 4.35 mmol). 1 H NMR (d 6 -acetone): 8.6 (d), 8.4 (d), 8.0 (t), 7.8 (br), 7.6 (t), 6.1 (s), 5.6 (s), 4.4 (t), 2.8 (m), 1.9 (s); 19 F NMR (d 6 -acetone):-112.7 (s), -119.8 (s).
실시예 4Example 4
트리페닐술포늄 1,1,2,2-테트라플루오로-4-(메타크릴로일옥시)부탄-1-술포네이트의 공중합반응 (예시적인 폴리머)Copolymerization of triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-4- (methacryloyloxy) butane-1-sulfonate (exemplary polymer)
2-페닐-2-프로필 메타크릴레이트 (3.32 g, 16.25 밀리몰), 알파-(감마부티로락톤)메타크릴레이트 (4.40 g, 23.75 밀리몰), 3,5-비스(1,1,1,3,3-헥사플루오로-2-히드록시프로판-2-일)사이클로헥실 메타크릴레이트 (3.13 g, 6.25 밀리몰), 및 트리페닐술포늄 1,1,2,2-테트라플루오로-4-(메타크릴로일옥시)부탄-1-술포네이트 (아세토니트릴중 50 중량%; 4.17 g, 3.75 밀리몰)을 16.8 g의 에틸 락테이트/사이클로헥사논 (70/30 v/v)에 용해시킨다. 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) (1.24 g, 3.75 밀리몰)을 상기 모노머 용액에 용해시킨다. 소량 (대략 5 mL)의 모노머 용액을 80 ℃ 오일욕에서 예열시킨 용기에 도입시키고, 5분후, 상기 모노머 용액 나머지를 4시간에 걸쳐 상기 용기로 공급한다. 반응 혼합물을 추가로 2시간 동안 가열한다. 반응 용액을 실온으로 냉각시키고 교반시킨 메틸 t-부틸 에테르 및 2-프로판올 (90/10 v/v)의 1L 혼합물로 침전시킨다. 생성된 백색 분말 폴리머를 진공 여과로 분리시켜 45 ℃의 진공 오븐에서 48시간 동안 건조시킨다 (수율 7.3 g, 58%).2-phenyl-2-propyl methacrylate (3.32 g, 16.25 mmol), alpha- (gammabutyrolactone) methacrylate (4.40 g, 23.75 mmol), 3,5-bis (1,1,1,3 , 3-hexafluoro-2-hydroxypropan-2-yl) cyclohexyl methacrylate (3.13 g, 6.25 mmol), and triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-4- ( Methacryloyloxy) butane-1-sulfonate (50% by weight in acetonitrile; 4.17 g, 3.75 mmol) is dissolved in 16.8 g of ethyl lactate / cyclohexanone (70/30 v / v). 2,2-Azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (1.24 g, 3.75 mmol) is dissolved in the monomer solution. A small amount (approximately 5 mL) of monomer solution is introduced into a vessel preheated in an 80 ° C. oil bath, after 5 minutes, the remainder of the monomer solution is fed into the vessel over 4 hours. The reaction mixture is heated for a further 2 hours. The reaction solution is cooled to room temperature and precipitated with a 1 L mixture of stirred methyl t-butyl ether and 2-propanol (90/10 v / v). The resulting white powdered polymer is separated by vacuum filtration and dried in a vacuum oven at 45 ° C. for 48 hours (yield 7.3 g, 58%).
코폴리머의 평가. 실시예 4의 폴리머를 함유하는 포토레지스트의 DUV 평가.Evaluation of Copolymers. DUV evaluation of photoresist containing the polymer of Example 4.
실시예 4의 폴리머 (0.61 g)을 15.40 g의 에틸 락테이트와 3.82 g의 사이클로헥사논 (70:30 w/w)에 용해시키고 0.12 g의 에틸 락테이트중 테트라메틸암모늄 살리실레이트의 1% (w/w)용액 및 0.06 g의 POLYFOX 656 계면활성제의 1%(w/w) 용액을 가한다. 상기 용액을 0.2 ㎛ TEFLON 필터를 통하여 여과한다.The polymer of Example 4 (0.61 g) was dissolved in 15.40 g of ethyl lactate and 3.82 g of cyclohexanone (70:30 w / w) and 1% of tetramethylammonium salicylate in 0.12 g of ethyl lactate A 1% (w / w) solution of (w / w) solution and 0.06 g of POLYFOX 656 surfactant is added. The solution is filtered through a 0.2 μm TEFLON filter.
상기 포토레지스트 제제를 다음과 같이 리소그래피 가공한다. 조제된 레지스트를 TEL ACT-8 (Tokyo Electron) 코팅 트랙을 사용하여 기저부 반사방지 코팅 (BARC)을 가지며 (248 nm 노광의 경우, 60 nm의 AR™9 반사방지, Rohm and Hass Electronic Materials LLC; 또는 EUV용 유기 하층 25 nm), 120 ℃에서 60초간 (DUV 노광의 경우) 또는 130 ℃에서 60초간 (EUV 노광의 경우) 소프트 베이킹처리한 200 mm 실리콘 웨이퍼상에 스핀-코팅시켜 약 50 nm (DUV 노광의 경우) 또는 60 nm (EUV 노광의 경우)의 두께를 갖는 레지스트 필름을 형성시킨다. 포토레지스트 층을 248 nm에서 작동하는 KrF 엑시머 레이져 (Canon), 또는 13.4-13.5 nm에서 작동하는 EUV 방사선 (eMET)을 사용하여 포토마스크를 통하여 노광시키고, 노광시킨 층을 90 ℃에서 60초간 노광후 베이킹 (PEB) 처리한다. 다음 코팅된 웨이퍼를 금속 이온이 없는 염기 현상제 (CD-26 Developer, Rohm and Hass로부터 입수; 0.26N 수산화테트라메틸암모늄 수용액)로 60초간 (DUV 노광) 또는 30초간 (EUV 노광) 처리하여 포토레지스트 층을 현상한다. DUV 노광에 대해 수득한 조사선량 대 클리어 수치 (E0)는 2.7 mJ/㎠ 였으며, EUV 노광의 경우 3.6 mJ/㎠ 였다.The photoresist formulation is lithographically processed as follows. The formulated resist has a base antireflective coating (BARC) using a TEL ACT-8 (Tokyo Electron) coating track (for 248 nm exposure, 60 nm AR ™ 9 antireflective, Rohm and Hass Electronic Materials LLC; or Organic underlayer for EUV 25 nm), spin-coated on a soft-baked 200 mm silicon wafer at 120 ° C. for 60 seconds (for DUV exposure) or at 130 ° C. for 60 seconds (for EUV exposure), approximately 50 nm (DUV In the case of exposure) or 60 nm (in the case of EUV exposure). The photoresist layer was exposed through a photomask using KrF excimer laser (Canon) operating at 248 nm, or EUV radiation (eMET) operating at 13.4-13.5 nm, and the exposed layer was exposed for 60 seconds at 90 ° C. Baking (PEB) process. The coated wafer was then subjected to photoresist for 60 seconds (DUV exposure) or 30 seconds (EUV exposure) with a base developer free of metal ions (obtained from CD-26 Developer, Rohm and Hass; aqueous 0.26N tetramethylammonium hydroxide solution). Develop the layer. The radiation dose versus clear value (E 0 ) obtained for DUV exposure was 2.7 mJ / cm 2 and 3.6 mJ / cm 2 for EUV exposure.
제3도는 상기 조제된 실시예 4의 폴리머에 대한 DUV 콘트라스트 곡선 (필름 두께 (옹스트롬으로) 대 조사선량 (mJ/㎠으로)의 플롯)을 나타낸 것이다. 콘트라스트 곡선에서 알 수 있듯이, 상기 폴리머에 대해 수득한 조사선량 대 클리어 (E0)는 2.7 mJ/㎠ 이다.FIG. 3 shows the DUV contrast curve (plot of film thickness (in angstroms) versus radiation dose (in mJ / cm 2)) for the polymer of Example 4 prepared above. As can be seen from the contrast curve, the radiation dose versus clear (E 0 ) obtained for the polymer is 2.7 mJ / cm 2.
본 명세서에 개시된 모든 범위는 최종값을 포함하는 것이며, 최종값은 서로 독립적으로 조합될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 접미사 "(s)"는 수정하는 용어의 단수 및 복수를 둘다 포함시키기 위함이며, 따라서 그들 용어 중 적어도 하나를 포함한다. "임의의" 또는 "임의로"는 후속해서 기재되는 사건 또는 상황이 일어날 수 있거나 일어나지 않을 수 있으며, 상기 기재내용은 사건이 일어나는 경우와 사건이 일어나지 않는 경우를 포함함을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바아 같은 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 또는 반응 생성물을 포함하는 것이다. 모든 참고문헌은 본 명세서에서 참고로 인용된다.All ranges disclosed herein are inclusive of the final value, which may be combined independently of one another. As used herein, the suffix "(s)" is intended to include both the singular and the plural of a term being modified, and therefore include at least one of those terms. “Any” or “optionally” means that an event or situation described subsequently may or may not occur, and the description includes cases where an event occurs and an event does not occur. As used herein, “combination” as used herein includes blends, mixtures, alloys, or reaction products. All references are incorporated herein by reference.
용어 단수 및 본 발명을 기재하는 문맥중의 유사한 언급 (특히 하기 특허청구의 범위의 문맥에서)의 사용은 본 명세서에 달리 표시하거나 문맥에 의해 명백하게 부정하지 않는 한, 복수도 포괄하는 것으로 간주된다. 또한, 본 명세서에서 용어 "제1", "제2" 등은 순서, 양, 또는 중요도를 표시하는 것이 아니라 요소를 서로 구분하기 위하여 사용되는 것임을 알아야 한다.
The use of the term singular and the similar remarks in the context of the present invention (particularly in the context of the following claims) are considered to encompass the plural, unless the context clearly dictates otherwise or is clearly dismissed by the context. It is also to be understood that the terms "first", "second", and the like herein are used to distinguish elements from one another rather than to indicate order, quantity, or importance.
Claims (10)
상기 식에서,
R1, R2, 및 R3은 서로 독립적으로 H, F, C1 -10 알킬, 플루오로-치환된 C1 -10 알킬, C1 -10 사이클로알킬, 또는 플루오로-치환된 C1 -10 사이클로알킬인데, 단 R1, R2, 또는 R3 중 적어도 하나는 F이고;
n은 1 내지 10의 정수이며;
A는 할로겐화 또는 비-할로겐화된 C2-30 올레핀-함유 중합가능한 그룹이고;
G+는 유기 또는 무기 양이온이다.Compound of Formula (I):
Where
R 1, R 2, and R 3 is independently H, F, a C 1 -10 alkyl, fluoroalkyl each other - to the substituted C 1 -10 alkyl, C 1 -10 cycloalkyl, or fluoro-substituted C 1 - 10 cycloalkyl, provided that at least one of R 1 , R 2 , or R 3 is F;
n is an integer from 1 to 10;
A is a halogenated or non-halogenated C 2-30 olefin-containing polymerizable group;
G + is an organic or inorganic cation.
상기 식에서,
R2, R3, 및 R4는 각각 독립적으로 H, F, C1-10 알킬, 또는 C1-10 플루오로알킬이고;
n은 1 또는 2이며;
A-O는 C3-20 비닐 카복실레이트 그룹, 히드록시-함유 C5-20 비닐 카복실레이트 그룹, 또는 C7-20 비닐 아릴옥시 화합물이고;
G+는 유기 또는 무기 양이온이다.The compound of claim 1 having the formula (II) or (III):
Where
R 2 , R 3 , and R 4 are each independently H, F, C 1-10 alkyl, or C 1-10 fluoroalkyl;
n is 1 or 2;
AO is a C 3-20 vinyl carboxylate group, a hydroxy-containing C 5-20 vinyl carboxylate group, or a C 7-20 vinyl aryloxy compound;
G + is an organic or inorganic cation.
상기 식에서
R2, R3, R4, R5, R6, 및 R7은 서로 독립적으로 H, F, C1-10 알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 알킬이고;
R8은 각각 독립적으로 F, C1-10 알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 알킬이며;
L은 할로겐화 또는 비-할로겐화된 C1-30 알킬렌 그룹, C2-30 알케닐렌 그룹, 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 C3-30 사이클로알킬렌 그룹, 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 C6-30 아릴렌 그룹, 또는 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 C7-30 알킬렌-아릴렌 그룹이고;
k와 l은 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, k가 0이면, l은 1이며;
m은 0 내지 4의 정수이고;
n은 1, 2 또는 3이며;
G+는 유기 또는 무기 양이온이다.The compound of claim 1 having the formula (IV), (V), (VI), (VII) or (VIII):
In the above formula
R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , and R 7 are independently of each other H, F, C 1-10 alkyl, or fluoro-substituted C 1-10 alkyl;
Each R 8 is independently F, C 1-10 alkyl, or fluoro-substituted C 1-10 alkyl;
L is a halogenated or non-halogenated C 1-30 alkylene group, C 2-30 alkenylene group, monocyclic or polycyclic C 3-30 cycloalkylene group, monocyclic or polycyclic C 6- 30 arylene group, or monocyclic or polycyclic C 7-30 alkylene-arylene group;
k and l are independently of each other an integer from 0 to 5, and if k is 0, l is 1;
m is an integer from 0 to 4;
n is 1, 2 or 3;
G + is an organic or inorganic cation.
상기 식에서
R5 및 R7은 독립적으로 H, F, C1-10 알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 알킬이고;
G+는 유기 또는 무기 양이온이다.The compound of claim 1 having the formula (IX), (X), (XI), (XII), or (XIII):
In the above formula
R 5 and R 7 are independently H, F, C 1-10 alkyl, or fluoro-substituted C 1-10 alkyl;
G + is an organic or inorganic cation.
상기 식 (XIV)에서,
X는 S 또는 I이고,
R0은 각각 독립적으로 C1-30 그룹을 포함하는 할로겐화 또는 비-할로겐화된 그룹; 폴리사이클릭 또는 모노사이클릭 C3-30 사이클로알킬 그룹; 폴리사이클릭 또는 모노사이클릭 C6-30 아릴 그룹; 또는 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이며,
R0가 각각 독립적으로 모노사이클릭 C6-30 아릴 그룹일 때 임의로 2개의 R0 그룹은 단일 결합에 의해 다른 하나에 추가로 부착되고,
a는 2 또는 3인데, 여기서 X가 I일때, a는 2이거나, X가 S일때, a는 3이다.The compound of claim 1, wherein G + is a cation having formula (XIV):
In the formula (XIV),
X is S or I,
Each R 0 is independently a halogenated or non-halogenated group comprising a C 1-30 group; Polycyclic or monocyclic C 3-30 cycloalkyl groups; Polycyclic or monocyclic C 6-30 aryl groups; Or a combination comprising at least one of the foregoing,
When R 0 is each independently a monocyclic C 6-30 aryl group, optionally two R 0 groups are further attached to the other by a single bond,
a is 2 or 3, where X is I, a is 2, or when X is S, a is 3.
상기 식에서,
X는 I 또는 S이고,
R9, R10, R11, 및 R12는 서로 독립적으로 히드록시, 니트릴, 할로겐, C1-10 알킬, C1-10 플루오로알킬, C1-10 알콕시, C1-10 플루오로알콕시, C6-20 아릴, C6-20 플루오로아릴, C6-20 아릴옥시, 또는 C6-20 플루오로아릴옥시이며,
Ar1 및 Ar2는 독립적으로 C10-30 융합된 또는 단일 결합된 폴리사이클릭 아릴 그룹이고;
R13은 X가 I일때 고립전자쌍이거나, X가 S일때 C6-20 아릴 그룹이며;
p는 2 또는 3의 정수이고, 여기서 X가 I일때, p는 2이고, X가 S일때, p는 3이며,
q 및 r은 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
s 및 t는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.The compound of claim 1, wherein G has the formula (XV), (XVI), or (XVII):
Where
X is I or S,
R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 independently of one another are hydroxy, nitrile, halogen, C 1-10 alkyl, C 1-10 fluoroalkyl, C 1-10 alkoxy, C 1-10 fluoroalkoxy , C 6-20 aryl, C 6-20 fluoroaryl, C 6-20 aryloxy, or C 6-20 fluoroaryloxy,
Ar 1 and Ar 2 are independently C 10-30 fused or single bonded polycyclic aryl groups;
R 13 is a lone pair when X is I or a C 6-20 aryl group when X is S;
p is an integer of 2 or 3, where X is I, p is 2, and when X is S, p is 3,
q and r are independently of each other an integer of 0 to 5,
s and t are each independently an integer from 0 to 4.
상기 식에서,
R은 서로 독립적으로 F, C1-10 알킬, 플루오로-치환된 C1-10 알킬, C1-10 사이클로알킬, 또는 플루오로-치환된 C1-10 사이클로알킬인데, 단, 적어도 하나의 R은 F이고;
n은 0 내지10의 정수이고, m은 1 내지 4+2n의 정수이다.Sultone precursors for monomers having formula (XVIII):
Where
R is independently of each other F, C 1-10 alkyl, fluoro-substituted C 1-10 alkyl, C 1-10 cycloalkyl, or fluoro-substituted C 1-10 cycloalkyl, provided that at least one R is F;
n is an integer of 0-10, m is an integer of 1-4 + 2n.
A monomer comprising the reaction product of the sultone precursor of claim 9 with a oxyanion of a carboxy- or hydroxy-containing halogenated or non-halogenated C 2-30 olefin-containing compound.
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